Bilim insanları bir süperiletkenin içinde "şeytan" parçacığını gözlemlemeyi başardı.

Keşif, süper iletkenlerin nasıl çalıştığına daha da ışık tutarak fizik dünyasında büyük bir atılıma olanak tanıyabilir.

"Pines'ın şeytanı" diye de adlandırılan parçacık, bazı malzemelerin neden süperiletken olduğunu açıklayabilir ve yeni süperiletken malzemelerin geliştirilmesini sağlayabilir.

Elektriği hiç direnç göstermeden ileten maddelere süperiletken adı veriliyor. Süperiletkenler, havada adeta uçarak saatte 500 kilometreden hızlı giden maglev trenleri veya uçan kaykaylar gibi yenilikçi teknolojilerin önünü açıyor.

Şeytan parçacıklarının varlığıysa teorik olarak ilk kez 70 yıl önce ortaya atılmıştı. Bunlar, plazma adı verilen yüklü parçacık yığınında ortaya çıktığı için bir tür plazmon olarak görülüyor.

Bu tür plazmalar, elektronlar atomların arasında hiçbir atoma çarpmadan akıp gittiğinde oluşabiliyor. Bu da maddeye süperiletken halini veren özellik.

Plazmonlarsa bu plazmada sanki bir parçacıkmış gibi davranan ve metallerin ışığı yansıtması ve emmesinde önemli rol oynayan titreşimler. Bu özellikleri onları yarı parçacık haline getiriyor.

1956'da fizikçi David Pines, farklı enerjilere sahip iki plazmanın  uyumsuz biçimde salındığında özel bir tür plazmon oluşması gerektiğini ortaya atmıştı.

Bunun şeffaf ve elektriksel açıdan nötr olan, ayrıca sese benzer şekilde davranan olağandışı bir plazmon türü olacağını tahmin etmişti.

Öte yandan şeytan parçacığı adı verilen bu plazmon türü, şimdiye dek hiç gözlemlenememişti.

Süperiletkenler açısından devrim

ABD'deki Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'nden Peter Abbamonte ve meslektaşları, kısa süre önce bu tuhaf parçacığı tespit etmeyi başardı.

Ekip, stronsiyum rutenat adı verilen süperiletken bir kristalde şeffaf ve yüksüz parçacığın varlığını saptadı.

Abbamonte, "Şeytan parçacıklarının var olduğu uzun süredir tahmin ediliyor ama deneyciler onları hiç inceleyemedi" diye konuştu:

Aslında biz de onu aramıyorduk bile. Ama tam olarak doğru şeyi yaptığımız ortaya çıktı ve onu bulduk.

Bugün bir maddenin süperiletken hale gelmesi için çok soğuk bir ortamda tutulması gerekiyor. Örneğin cıvanın -269 dereceye kadar soğutulduğunda elektriği hiç direnç göstermeden ilettiği biliniyor.

Bu koşulları sağlamaksa pratik açıdan çok zor. Bilim insanları süperiletkenleri pratikte daha rahat kullanabilmek için yıllardır daha uygun sıcaklıklarda çalışabilecek bir malzeme icat etmeye çalışıyor.

Öte yandan Pines, kütlesiz ve nötr olan şeytan parçacığının oda sıcaklığında da çalışabileceğini savunmuştu. Ancak kütlesi ve yükü olmaması bu parçacığın gerçekten bulunmasını zorlaştırmıştı.

Yeni çalışmanın arkasındaki fizikçiler, stronsiyum rutenat üzerinde çalışarak elektronları ateşledi. Elektronlar geri döndükçe enerjilerini ölçtü. Buradan hareketle malzemenin içindeki plazma dalgasının momentumunu hesapladı.

Stronsiyum rutenatın içinde gizlendiği tespit edilen yarı parçacığın varlığı, bu hesaplamalarla tutarlıydı. Takip eden deneylerde de benzer sonuçlar tekrarlandı. Araştırmacılar böylelikle sonuna şeytan parçacığının varlığını gözlemsel olarak kanıtlamayı başardı.

Çalışmanın yazarları, diğer süperiletkenler üzerinde yapılacak ileri araştırmaların bu malzemelerin çalışma biçimine dair başka temel bilgileri de ortaya çıkarabileceği görüşünde.

Böylelikle oda sıcaklığında çalışan süperiletkenler icat etmek mümkün olabilir.

"Oda sıcaklığında çalışan süperiletken" iddiası

Kısa süre önce Güney Koreli bilim insanları da oda sıcaklığında çalışan ilk süperiletkeni geliştirdiklerini iddia etmişti.

Hakem değerlendirmesinden geçmeyen ve internet sitesi ArXiv'de erişime açılan makalede bu malzeme LK-99 diye adlandırılmıştı.

Araştırmacılar, LK-99'un 127 derecelik sıcaklıkta bile süperiletkenliğini koruduğunu öne sürmüştü.

Açıklama büyük yankı uyandırsa da bilim dünyası henüz çalışmanın doğruluğundan emin değil.

Birleşik Krallık'ın Eski Lordlar Kamarası Üyesi Matt Ridley,  "Makale, alanında çok az deneyime sahip, yeni kurulan bir enstitüdeki tanınmamış bir ekipten geldi. Hakem incelemesinden de geçmedi" demişti.

Aynı zamanda bilim yazarı olan Ridley, şöyle eklemişti:

Ancak bu olgunun kendisinin bir gün mümkün olabileceğini düşünmek için iyi nedenler var. Fiziksel açıdan imkansız bir şey değil.

Independent Türkçe, Livescience, New Scientist

Derleyen: Çağla Üren