Демоны твердого тела

С. Анофелес
(«ХиЖ», 2023, №9)

Придумывать демонов — давняя традиция физиков. Самые знаменитые демоны Максвелла сортируют молекулы по их энергии и таким образом нарушают законы термодинамики, запрещающие переток тепла от менее нагретого тела к более нагретому. Впрочем, эти демоны совершенно умозрительны. А вот демоны Дэвида Пайнса реальны. Они образуются при сложении двух электронных волн, постоянно гуляющих по твердому телу, причем волны складываются так, что результат лишается и заряда, и массы. Это имеет следствие: демон не взаимодействует с электромагнитным излучением и, значит, у физиков нет никаких прямых методов наблюдения таких квазичастиц, поскольку они невидимы. Неудивительно, что с 1957 года, когда этот американский физик-теоретик придумал своих демонов, никто их не нашел, а за долгие годы про них уж и забыли.

Но вот профессор Питер Аббамонт из Иллинойсского университета со своими коллегами обстреливал электронами образцы из рутената стронция Sr2RuO4 и смотрел, как рассеивается энергия (Nature, 9 августа 2023 года). Метод, прямо говоря, необычный, а прибегнуть к нему пришлось потому, что у этого вещества подозревают высокотемпературную сверхпроводимость, но ее нет. Физики и разбирались — почему. Разобраться не удалось, зато, глядя на аномалии рассеяния энергии ударных электронов, они нашли в образце удивительные электронные образования: без массы и заряда.

Поначалу никто не мог понять, почему энергия рассеивается не так, как задумано. Однако кто-то вспомнил про давнюю идею Пайнса. Провели расчеты и выяснили: да, энергию забирают именно невидимые демоны. По мнению Аббамонта, успех не случаен: его группа использовала необычный метод для изучения необычного материала. Вот и нашли то, что не искали. Ну а для физики твердого тела обнаружение демонов Пайнса и, главное, метода, сделавшего их видимыми, может иметь долгоиграющие последствия. Например, в той же энергетике.

pic_2023_09_63.jpg
Иллюстрация: Ronald Searle
Разные разности
Окурки разрушают экосистемы
Оказывается, окурки, попавшие в водоемы, гораздо более опасны для этих экосистем и их обитателей, чем мы думали.
Кости любят магнитное поле
Ученые биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали способность магнитоактивных материалов воздействовать на рост и развитие костной ткани у лабораторных животных под управлением внешнего низкочастотного магнитного поля.
Полимеры из метана
Очередную идею, как улавливать и преобразовывать метан, недавно опубликовали инженеры-химики Массачусетского технологического института. И не только придумали, но и успешно испробовали.
Пишут, что...
…европейское сообщество энтомологов избрало насекомым 2025 года древесную осу-паразита Rhyssa persuasoria, которая уничтожает личинки древесных ос, поедающих древесину, и тем самым спасает деревья… …астрономы впервые обнаружили космически...