Fizičari koji proučavaju egzotične materijale naišli su na važan kvantni fenomen predviđen u teoriji pre nekoliko decenija. Nazvan "Demon Pinesa", predvidio ga je 1956. fizičar Dejvid Pajns, a otkriven je u materijalu zvanom stroncijum rutenat (Sr2RuO4).

- Ovo smo slučajno pronašli. Videli smo ovo uzbuđenje 2018. godine, trebalo nam je neko vreme da shvatimo o čemu se radi, a ispostavilo se da je to ovaj „demon” – kaže Piter Abamonte sa Univerziteta Ilinois. U nauci, „demon“ je obično zamišljeni protivnik naučnika i filozofa, protiv kojih se oni svađaju u misaonom eksperimentu, ali Pinesov „demon“ je nešto sasvim drugo.

To je vrsta plazmona - diskretnog "odreda" talasa koji se širi kroz populaciju elektrona. Plazmoni su opisani kao kvantni analog akustičnog zvuka u klasičnom gasu. Pines je ovaj plazmon nazvao „demon“ u čast Džejmsa Klerka Maksvela, koji je stvorio koncept Maksvelovog demona, i zato što se radi o posebnom kretanju elektrona (DEM).
 

Dok zvučni talas „promiče“ kroz skup čestica, on se lagano „utišava“. Kada je reč o kvantnim „zvucima“, međutim, plazmon je „sve ili ništa“. Za svako povećanje frekvencije potrebna je vrlo specifična količina energije. Demon Pinesa je plazmonska frekvencija bez "naelektrisanja" ili električnog naboja. Nastaje kada se elektroni u materijalu koji imaju različite energetske opsege, ili "bande", pomeraju iz faze, piše Informer.

Nema prenosa energije, ali postoji promena u zauzetosti opsega. "Demon" je neutralni kolektivni mod koji je "prigušen" ili zasenčen drugom grupom elektrona. Plazmoni su ranije posmatrani i proučavani u 2D metalima, ali pošto su električni neutralni i ne udvostručuju se sa svetlošću, teško ih je otkriti. Ovo nas dovodi do stroncijum rutenata.

Na niskim temperaturama, ovaj materijal se ponaša kao superprovodnik. Na višim temperaturama stvari postaju malo čudne i pretvara se u ono što je poznato kao "loš metal", čija svojstva se ne moraju ponašati onako kako očekujemo. Prema timu koji predvodi fizičar Ali Husein sa Univerziteta Britanske Kolumbije u Kanadi, ovo je takođe odličan kandidat za identifikaciju "demona" - sa tri "bande" elektrona, od kojih su dva u suprotnosti sa originalnom konceptualizacijom iz 1956. demon".

Husein je proučavao stroncijum rutenat korišćenjem elektronske spektroskopije kada je u podacima otkrio ono što je izgledalo kao kvazi-čestica – tj. kolektivno uzbuđenje koje se ponaša kao čestica. Postoji mnogo poznatih kvazičestica, ali ono što su primetili nije odgovaralo nijednoj od njih. Njegova brzina je bila prebrza da bi bila akustični fonon i prespora da bi bila površinski plazmon.

Analiza koja je usledila pokazala je da je najverovatniji kandidat „demon“; a tim je čak uspeo da ponovi detekciju. Proučavanje nekih njegovih karakteristika nateralo je naučnike da postave dodatna pitanja. Efekat „prigušenja“ je, na primer, bio slabiji nego što se očekivalo, a bilo je i čudnih „rupa“ u raznim elektronskim „opsegovima“.

Ovo je trenutno sve što se pouzdano zna o ovom istraživanju, ali naučnici veruju da će to biti plodno tlo za buduća istraživanja, tim pre što „demoni” mogu da igraju ključnu ulogu u istraživanju superprovodnika. Naučnici veruju da bi drugi metali slični stroncijumu mogli biti dobra mesta za istraživanje i postavljanje novih, sofisticiranijih teorija o "demonima".