Descoberta do ‘Demônio’ de Pines: Desvendando os Mistérios dos Supercondutores
Uma partícula anteriormente elusiva, denominada “demônio”, foi observada dentro de um supercondutor, quase sete décadas após sua previsão inicial. Essa descoberta tem o potencial de desvendar o enigma por trás do funcionamento dos supercondutores.
Conhecida como o “demônio” de Pines, essa partícula não possui carga e é transparente, sendo identificada dentro de uma amostra do supercondutor estrôncio rutenato. Classificada como um plásmon, ela representa uma ondulação nos elétrons do plasma que se comporta como uma quase-partícula.
A ideia proposta por teóricos é que os plásmens podem desempenhar um papel na facilitação da supercondutividade em materiais. Se os cientistas conseguirem decifrar essa conexão, o “demônio” de Pines poderia fornecer insights sobre supercondutores em temperatura ambiente, um avanço muito buscado na física que permitiria a transmissão de eletricidade quase sem perdas. Os resultados foram detalhados no jornal Nature em 9 de agosto.
Peter Abbamonte, um professor de física da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, mencionou: “Demônios foram teoricamente conjecturados por muito tempo, mas os experimentalistas nunca os estudaram”. Ele acrescentou que a descoberta surgiu inadvertidamente durante uma pesquisa não relacionada.
A origem do “demônio” de Pines remonta a 1956, quando David Pines propôs sua existência em metais específicos. Essa partícula teórica era esperada para surgir quando dois conjuntos de elétrons em diferentes bandas de energia formassem dois plásmens. Caso esses plásmens saíssem de sincronia, sua interação poderia resultar em cancelamento parcial.
Normalmente, a formação de um plásmon em todo um material exige temperaturas específicas. No entanto, Pines sugeriu que seu novo plásmon composto, caracterizado pela falta de massa, neutralidade e componentes provenientes de diferentes níveis de energia, poderia existir em temperatura ambiente. Ele apelidou essa entidade teórica com movimento de elétrons distintos de “demônio”, embora a falta de massa e carga tenha representado desafios em sua detecção.
Para rastrear esse “demônio”, os pesquisadores direcionaram elétrons ao estrôncio rutenato cristalizado e mensuraram sua energia à medida que ricocheteavam. Essas informações foram então usadas para calcular o momento da onda de plasma dentro do material. A quase-partícula descoberta dentro do estrôncio rutenato coincidiu com as previsões para um modo eletrônico sem massa. A repetição dos experimentos confirmou a descoberta inicial do “demônio” de Pines.
Inicialmente, os pesquisadores ficaram perplexos com seus resultados, já que os demônios não eram um conceito convencional. No entanto, à medida que eliminavam sistematicamente as possibilidades, perceberam que haviam realmente encontrado a partícula elusiva.
Explorações adicionais envolvendo metais diferentes podem revelar insights fundamentais sobre a mecânica dos supercondutores. A teoria amplamente aceita, chamada de teoria BCS, propõe que a supercondutividade surge quando fônons, ondas sonoras em escala quântica, induzem o emparelhamento de elétrons conhecidos como pares de Cooper, alterando fundamentalmente seu comportamento para o de um superfluido.
No entanto, a possibilidade permanece de que o “demônio” de Pines também possa contribuir para aproximar elétrons, potencialmente auxiliando na compreensão e aprimoramento da tecnologia supercondutora.
Em suma, a recente descoberta do “demônio” de Pines dentro dos supercondutores oferece uma perspectiva emocionante para o campo da física. Ao desvendar os segredos por trás dessa partícula elusiva, os cientistas estão um passo mais perto de compreender e aprimorar a tecnologia dos supercondutores, potencialmente revolucionando a transmissão de eletricidade de maneira quase perfeita. [Space]
