¿Misterio resuelto? Encuentran una "partícula del demonio" después de 70 años
Los físicos han anunciado este mes que han encontrado la partícula demoníaca que se predijo hace 70 años. Esta cuasipartícula se conoce como la partícula demonio de Pines. Aquí te contamos más sobre este descubrimiento.
En 2013, los físicos encontraron el bosón de Higgs, una partícula predicha en 1960 y a la que se dio el nombre de partícula de Dios. El nombre proviene del éxito del Modelo Estándar de la Física de Partículas, siendo el bosón de Higgs una de las primeras observaciones que demostraron una predicción teórica de dicho modelo.
Sin embargo, en física es posible encontrar problemas denominados problemas del demonio. El más conocido es el demonio de Maxwell, que es un problema termodinámico. En física de partículas, no se dejó de mencionar cuando David Pines predijo una partícula en 1956.
La partícula llamada demonio de Pines no es exactamente una partícula en ese sentido de la palabra. Es una cuasipartícula que tiene algunas características interesantes. El resultado se ha publicado en la revista Nature.
Los componentes del átomo
A grandes rasgos, podemos clasificar el átomo en tres componentes principales: protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones se encuentran en el núcleo del átomo; los primeros tienen carga positiva y los segundos, neutrones.
Los electrones tienen una masa pequeña, pero lo bastante importante como para que les resulte imposible alcanzar la velocidad de la luz, algo que sólo pueden lograr las partículas sin masa, como los fotones.
Cuasipartículas
Cuando consideramos las partículas como componentes del átomo, éstas tienen ciertas propiedades como su propia masa y espín. Las propias partículas se describen mediante el Modelo Estándar y es posible obtener sus características como componentes y su clasificación.
Las cuasipartículas, en cambio, no son partículas en absoluto, sino excitaciones en sólidos que pueden tratarse como partículas y no tienen masa. Es importante recordar que las partículas son excitaciones del propio espacio, por lo que tratar las excitaciones en sólidos es tratarlas en otro medio.
El demonio de Pines
El físico teórico David Pines propuso la existencia de esta cuasipartícula en 1956. La idea era que los electrones podían comportarse de forma diferente en los sólidos. Podría haber una agitación colectiva de electrones que estuvieran en distintos niveles de energía y desfasados.
Over 60 years in the making: the 'Pines's demon', a unique plasmon quasiparticle, has been discovered in a #superconductor
— LJ (@LayalJebran) August 15, 2023
This revelation could be the key to understanding zero electrical resistance and pave the way for new superconducting materials. pic.twitter.com/Cmwe7qep5z
En esta combinación, sería posible obtener una cuasipartícula que no tiene masa, ni carga y que no interactúa con la luz, razón por la cual es tan difícil de observar. Pines llamó a esta partícula "demonio" y pasó a conocerse como el demonio de Pines.
Algunos sugieren que el demonio de Pinos tiene una función esencial en los sólidos, especialmente en los metales, y es una pieza del rompecabezas en la búsqueda de superconductores.
Así fue el descubrimiento
Investigadores estadounidenses estudiaban un material llamado rutenato de estroncio y analizaban sus modos electrónicos. La investigación en sí no tenía como objetivo encontrar al demonio.
Cuando analizaron los datos, encontraron una excitación del material que sería equivalente a la del demonio. Para confirmarlo, dispararon electrones al material, ya que el demonio no interactuaría con la luz. En los datos finales, se dieron cuenta de que uno de los "electrones" no tenía masa, lo que indicaba la existencia del demonio.