Para ilmuwan menemukan “partikel setan” yang sulit dipahami hampir 70 tahun setelah pertama kali diprediksi

Para ilmuwan telah menemukan ‘partikel setan’ yang dapat menyebabkan superkonduktor yang menghantarkan listrik pada suhu kamar – ‘holy grail’ fisika.

Superkonduktor adalah logam atau paduan tertentu yang mampu menghantarkan listrik tanpa hambatan, tetapi suhunya harus di bawah 100 Fahrenheit hingga titik beku.

Para peneliti di University of Illinois baru-baru ini mengidentifikasi sebuah partikel yang tidak memiliki massa, yang berarti dapat terbentuk pada suhu berapa pun, dalam mineral strontium ruthenate – hampir 70 tahun setelah ‘setan’ memprediksinya.

Superkonduktor digunakan dalam proses seperti kereta layang dan mesin pencitraan resonansi magnetik (MRI) beresolusi tinggi, tetapi bahan yang beroperasi pada suhu kamar akan membuka jalan bagi komputer yang lebih bertenaga.

Superkonduktivitas ditemukan lebih dari 100 tahun yang lalu dalam merkuri yang didinginkan hingga suhu helium cair minus 452 Fahrenheit.

Setelah ditemukannya superkonduktivitas pada merkuri, fenomena ini juga diamati pada material lain pada suhu yang sangat rendah.

Bahannya termasuk beberapa logam dan paduan niobium dan titanium yang dapat dengan mudah dibuat menjadi kawat

Partikel jahat pertama kali diprediksi oleh fisikawan teoretis David Baines pada tahun 1956, yang percaya bahwa elektron akan berinteraksi ‘secara aneh’ saat bergerak melalui benda padat.

Elektron dapat kehilangan individualitasnya dalam padatan karena interaksi listrik menyebabkan elektron bergabung membentuk unit kolektif.

Dengan energi yang cukup, elektron dapat membentuk partikel komposit yang disebut plasmon dengan muatan dan massa baru yang ditentukan oleh interaksi listrik mendasar.

Namun, massa biasanya terlalu besar bagi plasmon untuk terbentuk dengan energi yang tersedia pada suhu kamar—tetapi Baines berhipotesis bahwa ada pengecualian untuk hal ini.

Fisikawan berpendapat bahwa jika padatan memiliki elektron di lebih dari satu pita energi, seperti yang dimiliki banyak logam, plasmonnya mungkin bergabung dalam pola di luar fase untuk membentuk plasmon netral baru yang tidak bermassa—setan.

Karena setan tidak bermassa, mereka dapat terbentuk dengan energi apa pun dan dapat eksis di semua suhu.

Hal ini menimbulkan spekulasi bahwa mereka memiliki efek mendasar pada perilaku mineral multiskala.

Penemuan tersebut dilakukan oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Peter Abamonte, seorang profesor fisika di University of Illinois Urbana-Champaign, yang memetakan prediksi Baines saat mempelajari mineral strontium ruthenate.

Eksperimen itu tidak terkait dengan superkonduktor, tetapi logamnya seperti superkonduktor suhu tinggi tanpa menjadi satu.

Para peneliti membuat pemindaian pertama dari sifat elektronik logam dengan meledakkannya dengan elektron, memunculkan setan di dalam fitur logam tersebut.

Abamonte bekerja dengan mantan mahasiswa pascasarjana Ali Hussain dalam proyek tersebut, yang berkata, “Awalnya, kami tidak tahu apa itu.

Iblis bukanlah arus utama. Kemungkinan datang lebih awal, dan pada dasarnya kami menertawakannya.

“Tapi, saat kami mulai mengesampingkan semuanya, kami mulai curiga bahwa kami benar-benar telah menemukan Iblis.”

Edwin Huang, seorang peneliti postdoctoral Moore di UIUC dan ahli teori condensed matter, akhirnya diminta untuk menghitung fitur struktur elektronik strontium ruthenate.

Prediksi Pines tentang setan membutuhkan kondisi yang cukup spesifik, kata Huang, dan tidak jelas bagi siapa pun apakah strontium ruthenate harus memiliki setan sama sekali.

Kami harus melakukan perhitungan mikroskopis untuk mencari tahu apa yang sedang terjadi. Ketika kami melakukannya, kami menemukan sebuah partikel yang terdiri dari dua pita elektron yang berosilasi keluar dari fase dengan kekuatan yang kira-kira sama, seperti yang dijelaskan Baines.