Rätsel gelöst? Ein Dämonenpartikel wird nach 70 Jahren gefunden!
Physiker gaben diesen Monat bekannt, dass sie das vor 70 Jahren vorhergesagte Dämonenteilchen gefunden haben. Dieses Quasiteilchen wurde als Pines-Dämonen-Teilchen bekannt, benannt nach dem Physiker, der seine Existenz vorausgesagt hatte. Und es könnte bei der Suche nach Supraleitern helfen.
Im Jahr 2013 fanden Physiker das Higgs-Boson, ein Teilchen, das 1960 vorhergesagt und als Gottesteilchen bezeichnet wurde. Der Name leitet sich vom Erfolg des Standardmodells ab, da das Higgs-Boson eine der ersten Beobachtungen war, die eine theoretische Vorhersage des Standardmodells bestätigte.
In der Physik gibt es jedoch auch Probleme, die als Dämonenprobleme bezeichnet werden. Das bekannteste von ihnen ist der Maxwellsche Dämon, ein thermodynamisches Problem. In der Teilchenphysik wurde der Name nicht ausgelassen, als David Pines 1956 ein Teilchen vorhersagte.
Das Teilchen, das den Namen Kieferndämon erhalten hat, ist nicht wirklich ein Teilchen in diesem Sinne des Wortes. Es ist ein Quasiteilchen mit einigen interessanten Eigenschaften. Das Ergebnis wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Die Bestandteile des Atoms
Man kann das Atom grob in drei Hauptbestandteile unterteilen: Protonen, Neutronen und Elektronen. Die Protonen und Neutronen befinden sich im Atomkern, wobei erstere eine positive Ladung und letztere einen Neutronenbrief haben.
Elektronen haben eine geringe Masse, die jedoch so groß ist, dass sie die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen können, was nur masselosen Teilchen wie Photonen möglich ist.
Quasiteilchen
Wenn wir Teilchen als Bestandteile des Atoms betrachten, haben sie bestimmte Eigenschaften wie ihre eigene Masse und ihren Spin. Die Teilchen selbst werden durch das Standardmodell beschrieben und es ist möglich, ihre Eigenschaften als Komponenten und Klassifizierung zu erhalten.
Quasiteilchen hingegen sind gar keine Teilchen, sondern Sie sind Anregungen in Festkörpern, die als Teilchen behandelt werden können und keine Masse haben. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Teilchen Anregungen des Raums selbst sind, so dass die Behandlung von Anregungen in Festkörpern eine Behandlung in einem anderen Medium ist.
Der Dämon der Kiefern
Der theoretische Physiker David Pines schlug 1956 die Existenz dieses Quasiteilchens vor. Die Idee war, dass sich Elektronen in Festkörpern unterschiedlich verhalten könnten. Es könnte eine kollektive Anregung von Elektronen geben, die sich auf unterschiedlichen Energieniveaus befinden und außer Phase sind.
In dieser Kombination wäre es möglich, ein Quasiteilchen zu erhalten, das keine Masse und keine Ladung hat und nicht mit dem Licht wechselwirkt, daher die Schwierigkeit, es zu beobachten. Pines nannte dieses Teilchen einen "Dämon" und es wurde als "Pines-Dämon" bekannt.
Einige vermuten, dass der Dämon der Kiefern eine wesentliche Funktion in Festkörpern hat, insbesondere in Metallen, und ein Teil des Puzzles bei der Suche nach Supraleitern sein könnte.
Die Entdeckung
Amerikanische Forscher untersuchten ein Material namens Strontiumruthenat und untersuchten die elektronischen Modi dieses Materials. Die Forschung selbst war nicht auf die Suche nach dem Dämon ausgerichtet.
Bei der Analyse der Daten fanden sie eine Anregung des Materials, die der des Dämons entspricht. Um dies zu bestätigen, beschossen sie das Material mit Elektronen, da der Dämon nicht mit Licht interagieren würde. In den endgültigen Daten stellten sie fest, dass eines der "Elektronen" keine Masse hatte, was auf die Existenz des Dämons hindeutet.
Der Artikel wurde von der Zeitschrift Natur veröffentlicht.