Pines’ demon observed as a 3D acoustic plasmon in Sr2RuO4

Abstract

The characteristic excitation of a metal is its plasmon, which is a quantized collective oscillation of its electron density. In 1956, David Pines predicted that a distinct type of plasmon, dubbed a ‘demon’, could exist in three-dimensional (3D) metals containing more than one species of charge carrier1. Consisting of out-of-phase movement of electrons in different bands, demons are acoustic, electrically neutral and do not couple to light, so have never been detected in an equilibrium, 3D metal. Nevertheless, demons are believed to be critical for diverse phenomena including phase transitions in mixed-valence semimetals2, optical properties of metal nanoparticles3, soundarons in Weyl semimetals4 and high-temperature superconductivity in, for example, metal hydrides3,5–7. Here, we present evidence for a demon in Sr2RuO4 from momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy. Formed of electrons in the β and γ bands, the demon is gapless with critical momentum qc = 0.08 reciprocal lattice units and room-temperature velocity v = (1.065 ± 0.12) × 105 m s−1 that undergoes a 31% renormalization upon cooling to 30 K because of coupling to the particle–hole continuum. The momentum dependence of the intensity of the demon confirms its neutral character. Our study confirms a 67-year old prediction and indicates that demons may be a pervasive feature of multiband metals.

Insertion semantics of quantum interactions

“…Таким чином, вивчення квантових взаємодій розглядається як одна із основних можливостей у відкритті нових речовин із корисними властивостями (суперпровідність, суперпластичність, квантові точки, магнітоелектричність тощо), оскільки дозволяє зрозуміти структуру та властивості речовини на мікроскопічному рівні, а також процеси, які відбуваються в атомах, молекулах, кристалах, наночастинках та інших квантових системах. Сьогодні особливу увагу привертають дослідження, спрямовані на виробництво сильних магнітів [1,2], дослідження поведінки електронів та, зокрема, «квантової заплутаності» [3][4][5], відкриття нових форм надпровідності [6], отримання чистої енергії [7] тощо. Важливу роль для здійснення досліджень у даних напрямках відіграють методи та системи молекулярного моделювання, зокрема, системи комп'ютерного молекулярного моделювання.…”

“…Будуючи символьну алгебраїчну модель, ми можемо задавати атрибутам агенту довільні початкові значення, наприклад: atoms (1).name== H && atoms (1).principalQuantumNum == 1 && 1<=atoms (1).massNumber <= 2 && atoms (1).electronegativity == 2.2 && atoms (1).Orbital(1,0,1) == 1 && atoms (1).electronsspinQuantumNum(1,0,1,1) == 0. 5…”