Por Stacy Liberatore para Dailymail.com
15 de agosto de 2023 17:23 Actualizado 15 de agosto de 2023 17:24
Los científicos han descubierto una ‘partícula diabólica’ que podría conducir a superconductores que conducen la electricidad a temperatura ambiente: el ‘santo grial’ de la física.
Un superconductor es un metal o aleación que puede conducir electricidad sin resistencia, pero la temperatura debe ser de 100 F y bajo cero.
Investigadores de la Universidad de Illinois identificaron recientemente una partícula que no tiene masa, lo que significa que puede formarse en el mineral rutenato de estroncio a cualquier temperatura, casi 70 años después de que los «diablos» lo predijeran.
Los superconductores se utilizan en procesos como trenes elevados y máquinas de imágenes por resonancia magnética (IRM) de alta resolución, pero los materiales que funcionan a temperatura ambiente allanan el camino para computadoras más potentes.
La superconductividad se descubrió hace más de 100 años en mercurio enfriado a 452 F por debajo de la temperatura del helio líquido.
Tras el descubrimiento de la superconductividad del mercurio, este fenómeno también se observó en otros materiales a muy bajas temperaturas.
Los materiales incluían una variedad de metales y aleaciones de niobio y titanio que podían convertirse fácilmente en alambre.
La partícula del diablo fue predicha por primera vez en 1956 por el físico teórico David Baines, quien creía que los electrones interactuaban «extrañamente» cuando pasaban a través de un sólido.
Los electrones pueden perder su individualidad en los sólidos porque las interacciones eléctricas hacen que los electrones se combinen para formar unidades colectivas.
Con suficiente energía, los electrones pueden formar partículas complejas llamadas plasmones, que tienen una nueva carga y masa determinadas por interacciones eléctricas fundamentales.
Sin embargo, la masa suele ser demasiado grande para producir plasmones con las energías disponibles a temperatura ambiente, pero Baines planteó la hipótesis de que había una excepción.
El físico dedujo que si un sólido tenía electrones en más de una banda de energía, como es el caso de muchos metales, sus plasmones podrían combinarse en un patrón fuera de fase para formar un nuevo plasmón neutro sin masa: un demonio.
Dado que los demonios no tienen masa, pueden formarse con cualquier energía y existir a cualquier temperatura.
Esto ha llevado a especular que tienen una influencia fundamental en el comportamiento de los minerales multiescalares.
El descubrimiento fue realizado por un equipo de investigación dirigido por el profesor de física Peter Abamonte de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, quien trazó la predicción de Baines mientras estudiaba el mineral rutenato de estroncio.
El experimento no se trataba de superconductores, pero el metal es como un superconductor de alta temperatura sin serlo.
Los investigadores realizaron el primer estudio de las propiedades electrónicas de un metal bombardeándolo con electrones e invocando a un demonio dentro de las propiedades del metal.
Abamonte trabajó en el proyecto con el ex estudiante de posgrado Ali Hussain, quien dijo: «Al principio no teníamos idea de qué se trataba.
Los satanistas no son la corriente principal. La oportunidad surgió desde el principio y nos reímos.
«Pero cuando empezamos a descartar cosas, empezamos a sospechar que en realidad habíamos encontrado al diablo».
Finalmente, se le pidió a Edwin Huang, investigador postdoctoral en UIUC Moore y experto en teoría de la materia condensada, que calculara las propiedades de la estructura electrónica del rutenato de estroncio.
La predicción de demonios de Baines requería condiciones bastante específicas, dijo Huang, y no estaba claro para nadie si el rutenato de estroncio debería ser un demonio.
Tuvimos que hacer una matemática microscópica para averiguar qué estaba pasando. Cuando lo hicimos, encontramos una partícula con dos bandas de electrones que oscilaba fuera de fase con aproximadamente la misma fuerza, como describió Baines.
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