Команда физиков из Университета штата Иллинойс (США) нашла демонов Пайнса спустя 67 лет после того, как они были предсказаны. Это произошло случайно, первоначально ученые их вовсе не искали. Как пишет Phys.org, они использовали нестандартный экспериментальный метод, который напрямую возбуждает электронные типы материала, позволяя увидеть сигнатуру демонов в металлическом рутенате стронция.
Одно из самых важных открытий в физике конденсированного вещества заключается в том, что электроны теряют свою индивидуальность в твердых телах. Электрические взаимодействия заставляют электроны комбинироваться, чтобы формировать коллективы. Имея достаточно энергии, эти электроны могут даже становиться композитными частицами, или плазмонами с новым зарядом и массой. Однако их масса обычно настолько велика, что плазмоны не могут возникнуть при комнатной температуре.
Дэвид Пайнс нашел исключение. Если твердое тело обладает электронами более чем в одной энергетической зоне, как многие металлы, их плазмоны могут объединиться в антифазный паттерн и сформировать новый плазмон, без массы и нейтральный — демон Пайнса. Поскольку демоны не имеют массы, они могут существовать при любой температуре. В то же время они не оставляют следов в стандартных экспериментах с конденсированным веществом.
Изучая высококачественные образцы рутената стронция при помощи MEELS (momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy), нестандартного метода использования энергии столкновения разогнанных электронов с металлом, ученые обнаружили в результатах кое-что интересное.
Проведя микроскопические вычисления, они выяснили, что обнаружили демона Пайнса — частицу, состоящую из двух электронных зон, осциллирующих в разных фазах почти с равной силой.
В прошлом году команда физиков из Лаборатории ядерной физики MIT и других научных учреждений обнаружила крайне редкие Х-частицы в кварк-глюонной плазме, созданной Большим адронным коллайдером ЦЕРНа. Эксперимент моделировал самые первые мгновения зарождения нашей Вселенной после Большого взрыва. Ученые надеются таким образом разобраться в до сих пор неизвестной структуре этих частиц.
