ĐÃ TÌM RA "HẠT" CỦA QUỶ!!!

Trong khi nghiên cứu một loại vật liệu có thể giúp mở khóa những bí mật của chất siêu dẫn, các nhà khoa học đã tình cờ phát hiện ra một "hạt quỷ" - loại hạt xuất hiện về mặt lý thuyết cách đây gần 70 năm nhưng chưa bao giờ được xác nhận bằng thực nghiệm.

"Hạt quỷ" - Demon particle - thực chất là một loại hạt electron kỳ lạ. Khi chúng di chuyển qua chất rắn, tương tác của chúng với nhau có thể tạo thành các kích thích tập thể hoạt động giống như các hạt hoàn toàn mới với các đặc điểm khác nhau. Do đó, chúng còn được gọi là quasiparticles.

Một dạng giả hạt cụ thể của hạt quỷ được gọi là plasmon, xảy ra do các dao động plasma, và chúng có điện tích và khối lượng mới tách biệt với các electron tạo nên chúng. Tuy nhiên, người ta cho rằng plasmon không thể tồn tại ở nhiệt độ phòng.

Vào những năm 1950, nhà vật lý lý thuyết David Pines đã đưa ra một dự đoán. Ông tin rằng nếu một chất rắn có nhiều hơn một dải năng lượng, giống như nhiều kim loại, thì các plasmon của nó có thể kết hợp theo kiểu lệch pha và tạo thành một plasmon mới vừa không có khối lượng vừa không có điện tích. Pines sẽ đặt tên cho plasmon trung tính mới này là "hạt quỷ".

Vì hạt này không có khối lượng nên Pines tin rằng nó có thể hình thành ngay cả ở nhiệt độ phòng hoặc thấp hơn. Với việc một hạt như vậy có thể tồn tại ở mọi nhiệt độ, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng những hạt quỷ này có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi điện tử trong chất siêu dẫn, bán kim loại và các vật liệu thú vị khác.

Các nhà vật lý khi đang nghiên cứu một kim loại kỳ lạ đã phát hiện ra bằng chứng mới chứng minh sự tồn tại của cái gọi là "hạt quỷ" – một giả hạt trước đây chưa được biết đến và được cho là đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hành vi điện tử của nhiều loại kim loại và chất siêu dẫn. Ảnh: Technologynetworks

Trong 67 năm qua, dự đoán của Pines chỉ có vậy - nó vẫn chỉ là một dự đoán. Điều này phần lớn là do các đặc tính độc đáo của hạt quỷ cũng khiến nó có thể không bị phát hiện bằng các phương tiện truyền thống.

Ở thời điểm hiện tại, các nhà khoa học tại Đại học Illinois Urbana-Champaign và Đại học Kyoto đã thực hiện những phát hiện trực tiếp đầu tiên về hạt quye trong một kim loại có tên là strontium ruthenate.

Peter Abbamonte, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Phần lớn các thí nghiệm được thực hiện với ánh sáng và đo các tính chất quang học, nhưng trung hòa về điện sẽ khiến cho hạt quỷ không tương tác với ánh sáng.

Strontium ruthenate (Sr2RuO4 ) là một kim loại rất thú vị vì nó có điểm tương đồng mạnh mẽ với chất siêu dẫn nhiệt độ cao mà không thực sự là một chất siêu dẫn. Với hy vọng giải thích tại sao strontium ruthenate không có tính chất này, Yoshi Maeno, giáo sư vật lý tại Đại học Kyoto, đã tổng hợp một số mẫu kim loại chất lượng cao và được chuyển cho Abbamonte và cựu sinh viên tốt nghiệp Ali Husain để nghiên cứu.

Để làm điều này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật quang phổ tổn thất năng lượng điện tử phân giải động lượng (M-EELS) không chuẩn, sử dụng năng lượng từ các điện tử bắn vào các mẫu kim loại để quan sát trực tiếp các đặc điểm của kim loại, bao gồm bất kỳ plasmon nào hình thành.

Khi nghiên cứu dữ liệu, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một điều bất thường: một chế độ điện tử đã được quan sát, nhưng nó không có khối lượng có thể đo được.

Giống như phonon là mô tả cơ học lượng tử cho các rung động vật lý, các plasmon mô tả dao động của các electron được định vị trong vật liệu. Tùy thuộc vào các elec