Físicos encuentran un plasmón ‘demoníaco’ en un material superconductor

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Físicos encuentran un plasmón ‘demoníaco’ en un material superconductor

Representación de un plasmón demoníaco. / Robotitus

Científicos en Estados Unidos han logrado un hallazgo revolucionario al observar el fenómeno del Demonio de Pines, predicho originalmente en 1956 por el físico David Pines. Este evento cuántico se ha identificado en el rutenato de estroncio (Sr2RuO4). La investigación ha sido publicada en Nature.

El rutenato de estroncio, a bajas temperaturas, se comporta como un superconductor. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura, su comportamiento se vuelve más impredecible, transformándose en un «metal malo». Sus propiedades únicas lo convierten en un candidato ideal para estudiar al escurridizo Demonio de Pines.

El Demonio de Pines se presenta como un plasmón, una onda cuántica que se propaga a través de electrones en conjunto. En contraste con los plasmones convencionales, el plasmón demoníaco posee la característica única de no requerir carga eléctrica para manifestar su frecuencia. Esto ocurre debido a la desincronización entre electrones pertenecientes a diferentes bandas de energía en el material, lo que provoca cambios en la ocupación de estas bandas sin transferencia de energía alguna.

 

El descubrimiento 

El físico Peter Abbamonte de la Universidad de Illinois describió el descubrimiento como inesperado, mencionando que lo encontraron por accidente durante una charla sobre el tema. El equipo tropezó inicialmente con este fenómeno mientras analizaba los datos del material.

Las observaciones no coincidieron con ninguna cuasipartícula conocida, entidades que se comportan como partículas pero representan excitaciones colectivas. Los datos sugirieron la presencia de un plasmón demoníaco, una predicción que luego se confirmó mediante análisis adicionales.

Bajo la dirección del físico Ali Husain, el equipo de investigación empleó la espectroscopia electrónica para examinar el rutenato de estroncio. Descubrieron que el material tenía tres bandas anidadas de electrones, dos de las cuales se asemejaban a la conceptualización original del demonio realizada en 1956. Esto hizo que el rutenato de estroncio fuera un candidato ideal para la observación del fenómeno.

Las implicaciones de este descubrimiento son amplias, ya que se cree que el Demonio de Pines desempeña un papel crucial en varios fenómenos, incluyendo transiciones en semimetales específicos y la superconductividad. Su identificación en el rutenato de estroncio podría allanar el camino para una comprensión más profunda de estos procesos.


 

Más trabajo por delante 

Sin embargo, la investigación también planteó varias preguntas. Por ejemplo, el efecto de amortiguamiento observado fue menor de lo anticipado y se detectaron brechas peculiares en las bandas de electrones. Estas observaciones sugieren que hay mucho más que aprender sobre el comportamiento y las propiedades de los plasmones demoníacos.

La observación del Demonio de Pines en el rutenato de estronciorepresenta un hito significativo en el campo de la física cuántica. A medida que los investigadores profundizan en este fenómeno, esperan descubrir más sobre su papel en la superconductividad y otros procesos cuánticos

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