Impartículas puede surgir cuando, a altas energías, las parejas del sector de partículas al sector impartículas. Los físicos planean buscar las firmas de impartículas en futuros experimentos, posiblemente mediante la búsqueda de comportamiento superconductor extraño.
Crédito: LeBlanc y Grushin. CC-BY-3.0
Los físicos James LeBlanc y Adolfo Grushin en el Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos en Dresde (LeBlanc es ahora con la Universidad de Michigan en Ann Arbor) han publicado un documento sobre la propuesta de la superconductividad-impartículas mediada en una edición reciente de la New Journal of Physics .
"La comprensión de todas las formas de la superconductividad es uno de los santos griales de la física moderna", dijo Grushin Phys.org . "El proponer nuevas formas de cómo esta sorprendente fenómeno puede surgir es de importancia clave para empujar la frontera del conocimiento que se ocupa de cómo los materiales pueden superconducir. Al identificar cómo impartículas contribuyen a la superconductividad, abrimos un nuevo camino para encontrar posiblemente impartículas, mediante la búsqueda de extraño comportamiento superconductor. Por otra parte, la novedad y la amplitud de nuestro enfoque puede inspirar a otros investigadores a buscar este nuevo tipo de superconductividad en la naturaleza ".
La teoría básica de la superconductividad implica electrones que forman pares de Cooper debido a una muy pequeña atracción entre electrones en un metal. En algunos materiales superconductores , se cree que los electrones para ser unidos por fonones. Sin embargo, en muchos materiales, los mecanismos subyacentes que causan esta pareja aún no se conocen bien: ¿cuál es el "pegamento" que mantiene estos pares juntos? Una cosa que es claro es que, a fin de que los electrones para formar parejas y se mueven con resistencia cero, deben comportarse de una manera muy compleja.
Aquí, LeBlanc y Grushin han investigado la posibilidad de que este comportamiento electrónico complejo surge de la presencia de impartículas. Como su nombre indica, impartículas no se comportan como partículas. Mientras que la masa de una partícula se mantiene siempre la misma, a pesar de que su energía y momento pueden cambiar, impartículas son diferentes. En un impartículas, los tres de estas propiedades en masa, la energía y el impulso-debe aumentar o disminuir por igual. Los fotones, porque son sin masa, realmente se consideran invariante en escala, pero no son impartículas. Impartículas son una forma hipotética de materia que también tiene invarianza de escala pero no cero de masas. En su lugar, esta extraña "cosas impartículas" es una colección de partículas masivas, que en conjunto parecen invariante en escala y se comportan, por lo menos en un sentido, como si tienen masa cero.
En su artículo, LeBlanc y Grushin muestran que, si impartículas estaban presentes en los superconductores, entonces ellos ayudan a los electrones normales en el emparejamiento, que actúa como el pegamento que las mantiene juntas en pares de Cooper. Como resultado, el material puede llegar a ser superconductor.
Los físicos explican que esta superconductividad impartículas mediada sería muy diferente de la superconductividad de fonones mediada convencional. También es diferente de las propuestas en las que una partícula actúa como el pegamento, ya que todas las partículas en estas propuestas tienen masa.
"Hemos propuesto un pegamento muy raro, que no tiene una masa", explicó LeBlanc. "Como resultado, tanto el pegamento y la fuerza de unión resultante (la fuerza de la superconductividad) son diferentes. Así que pudimos conseguir la superconductividad con un" pegamento impartículas 'en los casos en que un "pegamento partícula nunca superconducir. Para colmo , los superconductores de alta temperatura podría ser uno de esos lugares. Pero esto aún está por verse ".
Aunque impartículas nunca han sido observados experimentalmente, los físicos piensan que buscar sus firmas en futuros experimentos del LHC.
"Impartículas son difíciles de observar directamente, debido a que no tiene la densidad", dijo LeBlanc. "Por lo tanto, hay que mirar a las otras partículas cerca y ver cómo reaccionan a la presencia de impartículas."
Si impartículas juegan un papel en la superconductividad, sabiendo que esto puede ayudar en su búsqueda.
"Si uno puede encontrar los materiales en el laboratorio donde estos efectos impartículas son fuertes, entonces esto va a motivar mucho trabajo para comprender el sutil juego de impartículas con la materia de partículas", dijo LeBlanc.
En el futuro, los físicos planean explorar aún más las conexiones entre impartículas y la superconductividad en todas las formas posibles.
"Hasta ahora, hemos abordado cómo el pegamento superconductores podría ser de naturaleza impartículas", dijo Grushin. "Otros investigadores han abordado la situación en la que los electrones, y no su cola, se comportan como impartículas. Pero, ¿qué sucede si tanto el pegamento y los electrones son de naturaleza impartículas? En el camino, es importante explorar todas las cosas que impartículas podían hacer, para que podamos saber dónde mirar y saber cuando los encontramos. Aquí es donde tenemos la intención de ir ".
