قبل بضع سنوات، قرر الباحثون وضع معدن فائق التوصيل يسمى السترونتيوم روثينيت في مرمىهم. ويشبه هيكلها هيكل فئة غامضة من الموصلات الفائقة القائمة على النحاس، ولكن يمكن تصنيعها بطريقة أكثر بدائية. وبينما لم يتعرف الفريق على أسرار الكوبرتات، استجابت المادة بطريقة لم يفهمها علي حسين، الذي قام بتحسين التقنية كجزء من رسالة الدكتوراه.
وجد حسين أن الإلكترونات المرتدة قد استنزفت طاقتها وزخمها، مما يشير إلى أنها كانت تطلق تموجات تستنزف الطاقة في روثينات السترونتيوم. لكن الموجات تحدت توقعاته: لقد تحركت بسرعة 100 مرة أسرع من أن تكون موجات صوتية (تتموج عبر النوى الذرية) و1000 مرة أبطأ من أن تكون موجات شحن منتشرة عبر السطح المستوي للمعدن. كما أنها كانت منخفضة للغاية في الطاقة.
قال حسين: “اعتقدت أنها قطعة أثرية”. لذلك قام بإدخال عينات أخرى، وجرب جهودًا أخرى، وطلب من أشخاص مختلفين إجراء القياسات.
ظلت الاهتزازات مجهولة الهوية. وبعد إجراء العمليات الحسابية، أدركت المجموعة أن طاقات وزخم التموجات تتوافق بشكل وثيق مع نظرية باينز. عرفت المجموعة أنه في روثينيت السترونتيوم، تنتقل الإلكترونات من ذرة إلى ذرة باستخدام واحدة من ثلاث قنوات متميزة. وخلص الفريق إلى أنه في اثنتين من هذه القنوات، كانت الإلكترونات تتزامن لتحييد حركة بعضها البعض، وتلعب أدوار الإلكترونات “الثقيلة” و”الخفيفة” في التحليل الأصلي لباينز. لقد عثروا على معدن لديه القدرة على استضافة شيطان باينز.
وقال أبامونتي: “إنه مستقر في روثينيت السترونتيوم”. “إنه موجود دائمًا.”
التموجات لا تتطابق تماماً مع حسابات باينز ولا يستطيع أبامونتي وزملاؤه ضمان أنهم لا يرون اهتزازًا مختلفًا وأكثر تعقيدًا. لكن بشكل عام، كما يقول باحثون آخرون، فإن المجموعة تقدم حجة قوية مفادها أنه تم القبض على شيطان باينز.
قال سانكار داس سارما، عالم نظريات المادة المكثفة في جامعة ميريلاند والذي قام بعمل رائد في مجال الاهتزازات الشيطانية: “لقد قاموا بكل ما يمكنهم من فحوصات حسن النية”.
العنان للشياطين
الآن بعد أن شك الباحثون في وجود الشيطان في المعادن الحقيقية، لا يمكن للبعض إلا أن يتساءل عما إذا كانت الحركات الثابتة لها أي آثار في العالم الحقيقي. وقال أبامونتي: “لا ينبغي أن يكونوا نادرين، وقد يفعلون أشياءً”.
على سبيل المثال، الموجات الصوتية المتموجة عبر الشبكات المعدنية تربط الإلكترونات بطريقة تؤدي إلى الموصلية الفائقة، وفي عام 1981، اقترحت مجموعة من الفيزيائيين أن الاهتزازات الشيطانية يمكن أن تستحضر الموصلية الفائقة بطريقة مماثلة. اختارت مجموعة أبامونتي في الأصل روثينيت السترونتيوم بسبب موصليته الفائقة غير التقليدية. ربما كان الشيطان متورطا.
قال كوجار: “من غير المعروف حاليًا ما إذا كان الشيطان يلعب دورًا أم لا، لكنه جسيم آخر في اللعبة”. (يعتقد الفيزيائيون غالبًا أن الموجات ذات خصائص معينة هي جسيمات).
لكن الحداثة الرئيسية في البحث تكمن في اكتشاف التأثير المعدني الذي طال انتظاره. بالنسبة لمنظري المادة المكثفة، فإن هذا الاكتشاف يمثل نهاية مرضية لقصة عمرها 70 عامًا.
وقال كولمان: “إنها ملحق مثير للاهتمام للتاريخ المبكر لغاز الإلكترون”.
وبالنسبة لحسين، الذي أنهى دراسته في عام 2020 ويعمل الآن في شركة Quantinuum، يشير البحث إلى أن المعادن والمواد الأخرى تعج باهتزازات غريبة يفتقر الفيزيائيون إلى الأدوات اللازمة لفهمها.
وقال: “إنهم يجلسون هناك فقط، في انتظار أن يتم اكتشافهم”.
القصة الأصلية أعيد طبعها بإذن من مجلة كوانتا، منشور تحريري مستقل لـ مؤسسة سيمونز وتتمثل مهمتها في تعزيز الفهم العام للعلم من خلال تغطية التطورات والاتجاهات البحثية في الرياضيات والعلوم الفيزيائية والحياة.
