悪魔の名にふさわしい不思議な粒子です。
日本の京都大学などで行われた研究によって、超伝導体において「悪魔」の名を持つ粒子が発見されました。
この悪魔粒子は複数の電子によって構成されていながら電荷も質量ももたず、光と相互作用することもありません。
そのため1959年にデヴィッド・パインズによって金属中に存在すると予測されていたものの、実際に観測されたことはありませんでした。
しかし京都大学らの研究者たちが電子を使った新しい測定方法を実施したところ、超伝導体であるストロンチウム・ルテニウム酸化物（Sr2RuO4）の内部に、質量を持たない電子たちによって構成される奇妙な粒子を発見。
徹底的な分析の末に「悪魔粒子」であることが判明しました。
悪魔粒子の発見は超伝導性にどのような影響を与えるのでしょうか？
研究内容の詳細は2023年8月9日に『Nature』にて掲載されました。
電子でできているのに電荷も質量も光との相互作用もない悪魔粒子
現在、私たちは、電子の流れを使った電子部品に囲まれて生活しています。
しかし意外なことに、金属内を流れる電子の動きはかなりの部分が未知であり、超伝導となった金属内で電子がどのように振る舞うかも、詳しく解っていません。
多くの人は原子モデルなどで、原子核を中心に惑星のように軌道を描いて回る電子のイメージを見せられているため、電子は粒子なんだと理解しているでしょう。
けれど軌道を描く電子というのは誤ったイメージであり、実際は電子も光と同様に、粒子と波という相容れない状態を同時に持っており、かなり曖昧な確率的状態で存在しています。
そのため、固体中の電子は1粒の粒子という見方はできず、相互作用によって結合したり集団化したりと、単純な粒子のイメージとは大きく異なった動きをしているのです。
これは水を一滴のしずくとして見た場合と、川の流れとして見た場合では同じ水でもまったく振る舞い方が異なるのと似ています。
外部からエネルギーを与えられたときの反応も、単体の電子と固体中の電子では大きく違います。
外部エネルギーに対し固体中の電子たちは新たな電荷や質量を持つ準粒子（プラズモン）を形成し、外部エネルギーや固体の性質に応じた独自の反応を作り出します。
固体中の電子を水面、外部から投じられるエネルギーを石に例えると、新たな準粒子は、水面を伝わる波紋のような存在と言えます。
どんな波紋がうまれるかは、石や水面の状態に応じて多種多様です。
そのため固体中の電子の動きを理解するには、固体中に発生する多様な準粒子たちの性質を理解する必要があるのです。
この事実は固体中の電子たちが「電圧をかければ電子が流れる」といった単純な理解では追いつかない複雑さがあることを示しています。
超伝導のような電子の特殊な挙動を理解するにも、準粒子の理解は重要になるでしょう。
1956年、米国の理論物理学者デヴィッド・パインズは、そんな固体中の電子たちについて奇妙な予測を行います。
通常の電子は電荷や質量を持ちます。
しかしパインズは電子が結合してできた、ある準粒子には、電荷も質量もなく、暗黒物質のように光とも相互作用しない奇妙な性質を持ちえると予測しました。
そしてパインズはこの特殊な準粒子を、特異な電子の運動（DEM：distinct electron motion）に粒子の分類を表す際に使われる接尾辞「on」（ボソン (boson)、フェルミオン (fermion)など）を付けてDEM-on（デーモン：悪魔）と名付けました。
悪魔というとずいぶん厳めしい名前に思えますがパインズはこの名前を彼と同時期に活躍していたジェームズ・クラーク・マクスウェルの「マクスウェルの悪魔」にちなんで名付けたようです。
マクスウェルの悪魔はこの世の分子の動きを全て把握することで未来の状態を予想できるという悪魔ですが、電荷も質量も光との相互作用も持たない特別な電子の運動もパインズは悪魔的と考えたのかもしれません。
（※「DEM-on」には粒子という意味が内包されているため、ここでは便宜上「悪魔粒子」と表記します）
また現代においては、悪魔粒子はさまざまな合金の光学的性質や超伝導において重要であると考えられています。
しかし存在は予測されていても電荷も質量も光との相互作用もない粒子など、普通は検出できません。
私たちはさまざまな物質を重さや電気的性質、光の反射などをもとに「観測」していますが、悪魔粒子はそれらの方法で見ることはできないからです。
そのため悪魔粒子の存在はパインズが予想を行った1956年から現在に至るまで、実際に検出されることはありませんでした。
しかし他の偉大な発見がそうであるように、予期せぬ偶然が状況を変えました。
