在戴维-派恩斯（David Pines）作出理论预测 67 年后，人们在钌酸锶（strontium ruthenate）中探测到了难以捉摸的"恶魔"粒子--一种在固体中无质量的中性实体，这凸显了创新研究方法的价值。

研究人员发现了 "松树恶魔"--一种金属中的电子集合，其行为类似于无质量波。资料来源：伊利诺伊大学香槟分www.196nk.cn校格雷格工程学院

1956 年，理论物理学家戴维-派恩斯（David Pines）预言，固体中的电子会做出一些奇怪的事情。尽管电子通常具有质量和电荷，但派恩斯断言，它们可以结合在一起，产生一种无质量、中性、不与光相互作用的复合粒子。他将这种理论粒子命名为"恶魔"。从那时起，"恶魔"就被认为在各种金属的行为中扮演着重要角色。不幸的是，正是由于它的这些特性，使得它自被预测以来一直未能被探测到。

快进 67 年后，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）物理学教授彼得-阿巴蒙特（Peter Abbamonte）领导的研究小组终于找到了松树这个难以捉摸的恶魔。研究人员在《自然》杂志上报告说，他们使用了一种非标准实验技术，直接激发材料的电子模式，从而在金属钌酸锶中看到了恶魔的特征。

阿巴蒙特说："理论上对恶魔的猜想由来已久，但实验人员从未对其进行过研究。事实上，我们甚至都没有去寻找它。但事实证明，我们做的事情是正确的，我们找到了它。"

难以捉摸的恶魔

凝聚态物理学最重要的发现之一是，电子在固体中失去了个性。电相互作用使电子结合成集体单元。只要有足够的能量，电子甚至可以形成称为等离子体的复合粒子，其新电荷和质量由基本的电相互作用决定。然而，质量通常非常大，以至于在室温下的能量无法形成等离子体。

派恩斯发现了一个例外。他认为，如果一个固体有多个能带的电子（许多金属就是这样），那么它们各自的质子就能以失相的模式结合www.196nk.cn在一起，形成一个新的质子，它是无质量的、中性的：一个"恶魔"。由于"恶魔"是无质量的，它们可以在任何能量下形成，因此在任何温度下都可能存在。这让人们猜测它们对多波段金属的行为有重要影响。

魔鬼的中性意味着它们不会在标准凝聚态实验中留下痕迹。"绝大多数实验都是用光来测量光学性质的，但电中性意味着恶魔不会与光发生相互作用，"阿巴蒙特说。"我们需要一种完全不同的实验。

意外发现

阿巴蒙特回忆说，他和他的合作者研究cXeJTMHzfj钌酸锶是出于一个无关的原因--这种金属与高温超导体相似，但又不是高温超导体。他们希望找到其他系统中为什么会出现这种现象的线索，于是对这种金属的电子特性进行了首196世界之最次调查。

京都大学物理学教授Yoshi Maeno的研究小组合成了高质量的金属样品，阿巴蒙特和前研究196世界之最生Ali Husain用动量分辨电子能量损失光谱法对其进行了研究。这是一种非标准技术，它利用射入金属的电子能量直接观察金属的特征，包括形成的质子。研究人员在查看数据时发现了一些不同寻常的现象：一种没有质量的电子模式。

现任 Quantinuum 公司研究科学家的侯赛因回忆说："起初，我们根本不知道这是什么。恶魔不是主流。这种可能性很早就出现了，我们基本上一笑置之。但是，当我们开始排除一些东西时，我们开始怀疑我们真的找到了恶魔"。

美国加州大学洛杉矶分校摩尔博士后、凝聚态物质理论家埃德温-黄（Edwin Huang）最终被要求计算钌酸锶的电子结构特征。"他说："派恩斯对恶魔的预测需要相当特殊的条件，而当时没有人清楚钌酸锶是否应该有恶魔。我们不得不进行微观计算，以弄清到底发生了什么。当我们这样做的时候，我们发现了一个由两个电子带组成的粒子，它们以几乎相等的幅度失相振荡，就像派恩斯描述的那样。"

研究的偶然性

阿巴蒙特认为，他的研究小组"偶然"发现恶魔并非偶然。他强调说，他和他的研究小组使用的技术并没有被广泛应用于一种尚未被充分研究的物质上。他认为，他们发现了一些意想不到的重大发现，这只是尝试不同方法的结果，而不是纯粹的运气。