Vedcom sa podarilo „uloviť“ démona: Potvrdili tak 67-ročnú hypotézu, ktorá nemala jasnú odpoveď
V rámci experimentálneho výskumu vedci zaznamenali bizarnú časticu, ktorá nemá hmotnosť a nereaguje so svetlom.
Koncom 50. rokov minulého storočia predpovedal teoretický fyzik David Pines, že elektróny v pevnej látke môžu urobiť niečo zvláštne. Normálne majú svoju hmotnosť a elektrický náboj, no podľa Pinesovej hypotézy sa elektróny môžu spojiť, aby vytvorili kompozitnú časticu, ktorá je neutrálna, bez hmotnosti a nereaguje so svetlom. Túto časticu pomenoval „démon“.
Odvtedy vznikli ďalšie hypotézy, podľa ktorých hrá tento démon dôležitú úlohu v prípade širokého spektra kovov. Ide o časticu, ktorej pozoruhodné vlastnosti zároveň bránili vedcom, aby ju odhalili. Všetko sa však zmenilo, ako vysvetľujú vedci z University of Illinois vo svojom novom výskume. Po 67 rokoch od prvotnej hypotézy sa im konečne podarilo tohto démona objaviť.
Výskumníci použili experimentálne vedecké postupy na to, aby odhalili podpis častice.
„Démoni dlhú dobu existovali na papieri, no experimentálni vedci nikdy nedostali možnosť ich študovať. Popravde sme ich ani nehľadali. Nakoniec sa však ukázalo, že sme na to išli dobre a podarilo sa nám ich objaviť,“ tvrdí jeden z autorov výskumu, Peter Abbamonte.
Jedným z najdôležitejších poznatkov výskumu kondenzovanej hmoty je fakt, že elektróny strácajú svoju individualitu v pevných látkach. Elektrické interakcie spôsobujú, že elektróny formujú kolektívne jednotky. Ak máme dostatok energie, elektróny môžu dokonca vytvoriť kompozitné častice, ktoré nazývame plazmóny. Ide o častice s novým nábojom a hmotnosťou, vlastnosťami ktoré určujú základné elektrické interakcie. Hmotnosť plazmónov je typicky taká veľká, že sa nedokážu vytvoriť pri energiách dosiahnuteľných pri izbovej teplote
Pines objavil výnimku. Tvrdil, že ak má pevná látka elektróny vo viac ako jednom energetickom pásme, čo má množstvo kovov, plazmóny sa spoja do nového, ktorý nemá hmotnosť a je neutrálny, vytvoria teda démona. Keďže nemajú hmotnosť, vzniknúť môžu pri akejkoľvek energii a teplote.
Neprehliadnite
„Elektrická neutralita démonov znamená, že nereagujú so svetlom. Na ich odhalenie sa teda vyžadoval úplne odlišný typ experimentu,“ vysvetlil Abbamonte.
Bizarná častica konečne odhalená
Výskumníci sa venovali odlišnému experimentu, v rámci ktorého skúmali špecifický kov tým, že používali energiu vzniknutú vystrelením elektrónu do kovu. Popri tom skúmali aj aké plazmóny môžu počas tohto procesu vzniknúť. Keď študovali zachytené dáta, všimli si niečo zvláštne, jav ktorý nemal hmotnosť.
Autori štúdie spočiatku nemali najmenšiu predstavu, čo by to mohlo byť. Hoci démoni existujú už viac ako šesť desaťročí, táto hypotéza nie je „vedecký mainstream“. Autorov to síce napadlo, no spočiatku sa na tom zasmiali.
„Postupne sme začali vylučovať iné veci a začali sme rozmýšľať o tom, že sa nám podarilo nájsť démona,“ hovorí Ali Husain, spoluautor štúdie. „Museli sme vykonať mikroskopický výpočet, aby sme objasnili, čo sa deje. Keď sme to urobili, našli sme časticu pozostávajúcu z dvoch elektrónových pásov oscilujúcich mimo fázu s takmer rovnakou veľkosťou, presne ako to opísal Pines.“, hovorí Ali Husain.
Autori vysvetľujú, že sa im démona podarilo nájsť vďaka špecifickej výskumnej metóde, ktorú uplatnili. Ich výskum nepracoval s technikou, ktorá by sa v podobných prácach uplatňovala často.
Komentáre