La Universidad de Illinois Urbana-Champaign ha logrado un avance asombroso en el ámbito de la física al detectar la tan intrigante partícula «Demonio». Este logro representa un hito en la exploración de los límites de la física y marca un paso importante hacia la comprensión de las complejidades de la materia a nivel microscópico.
Este concepto intrigante fue inicialmente propuesto por el físico teórico David Pines en 1956. En ese entonces, Pines sugirió la posibilidad de que los electrones en un sólido pudieran comportarse de manera bastante peculiar. Aunque los electrones poseen masa y carga eléctrica, Pines aventuró la idea de que estos diminutos componentes podrían unirse en una partícula compuesta sin masa, neutral y que careciera de interacción con la luz. A esta hipotética partícula le llamó el «Demonio». Desde ese momento, expertos en el campo han especulado sobre su papel potencial en el comportamiento de diversos metales, sin embargo, la escurridiza partícula había permanecido invisible desde su predicción original.
¿Cómo lograron los científicos observar esta misteriosa partícula? Un equipo de investigadores liderado por el profesor de física Peter Abbamonte, de la misma universidad, ha logrado desentrañar el enigma del «Demonio». Mediante el uso de una técnica experimental poco convencional, estimularon directamente los modos electrónicos de un material, lo que les permitió detectar la firma característica del Demonio en el rutenato de estroncio metálico. Abbamonte señaló que «los Demonios han sido una conjetura teórica durante mucho tiempo, pero nunca habían sido explorados por experimentadores. De hecho, ni siquiera estábamos buscándolos. Pero resultó que estábamos en el camino correcto, y finalmente los encontramos».
Uno de los aspectos más sorprendentes en la física de la materia condensada es cómo los electrones, en estado sólido, pierden su individualidad. En un fenómeno impulsado por fuerzas eléctricas, los electrones se unen y forman estructuras colectivas que, en ciertas circunstancias, pueden fusionarse para dar origen a partículas compuestas llamadas plasmones. Estas partículas poseen nuevas cargas y masas influenciadas por las interacciones eléctricas subyacentes. Sin embargo, en la mayoría de los casos, estas partículas resultan demasiado pesadas para formarse a energías disponibles en temperaturas ambiente.
La propuesta de Pines presentó una excepción a esta norma. Argumentó que si un sólido contenía electrones distribuidos en varias bandas de energía, como en muchos metales, los plasmones correspondientes podrían sincronizarse en una configuración desfasada que daría origen a un nuevo plasmón, neutro y sin masa: el demonio. Esta singularidad eximía al demonio de las restricciones de la masa, permitiendo su existencia a cualquier temperatura. Esta teoría abrió la puerta a la idea de que estos demonios podrían tener un impacto significativo en el comportamiento de los metales de múltiples bandas.
La característica clave del demonio es su neutralidad eléctrica, lo que lo hace prácticamente invisible en los experimentos convencionales de materia condensada que se basan en la interacción con la luz para medir propiedades ópticas. Abbamonte explicó que «la mayoría de los experimentos se basan en la interacción con la luz, pero dado que los demonios son eléctricamente neutros, esta interacción es inexistente». Esta dificultad llevó al desarrollo de un enfoque completamente nuevo para su detección.
El descubrimiento del demonio no solo arroja luz sobre la complejidad del mundo microscópico, sino que también abre nuevas perspectivas para comprender los materiales y sus comportamientos, allanando el camino para futuras innovaciones en la ciencia de materiales.
