Kvantekritiske punkter er tærskler, der markerer overgangen af materialer mellem forskellige elektroniske faser ved absolutte nul -temperaturer, hvor de ofte udviser eksotiske fysiske egenskaber.
Et af disse kritiske punkter er det såkaldte Kondo-Breakdown Quantum Critical Point, der markerer sammenbruddet af Kondo-effekten (dvs. kvantefænomen, der indebærer lokaliseringen af magnetiske øjeblikke i metaller), efterfulgt af ny fremvoksende fysik.
Forskere ved Ludwig-Maximilian University of München, Rutgers University og Seoul National University forsøgte at studere den dynamiske skalering, der er forbundet med Kondo-Breakdown Quantum Critical Point, og anvender en teoretisk ramme, der beskriver tunge fermionmaterialer kendt som den periodiske Anderson-model.
Deres papir, der er offentliggjort i Fysiske gennemgangsbreveforeslår en ny mekanisme, der kan understøtte nogle af de usædvanlige egenskaber ved den mærkelige metalstatus.
“Vores oprindelige incitament var at udforske tunge fermion-kvantekritik med moderne, avancerede beregningsmetoder, der kan løse dynamikken ved meget lavere energier end tidligere undersøgt,” fortalte Andreas Gleis, første forfatter af papiret, til LektieForum.
“Resultaterne af mærkelig metaladfærd i vores Prl Papir, der kom ud af denne undersøgelse, var mere eller mindre en uventet overraskelse. “
I deres papir introducerer Gleis og hans kolleger en ny teori, der beskriver den usædvanlige dynamiske respons, der blev observeret i mange tunge fermionmaterialer i nærheden af deres kvantekritiske punkter, når de overgår til den mærkelige metalfase. Ved hjælp af beregningsmetoder viser forskerne, at nogle udsving i disse materialer forfaldes med en langsom planckisk hastighed, når de er i det kvantekritiske område, der styres af de kvante kritiske punkter.
“Interessant nok finder vi ud af, at kritiske kollektive kortvarige strømudsving også styres af denne langsomme Planckian-forfaldshastighed, som giver os mulighed for at beskrive de usædvanlige optiske reaktioner, der findes i mærkelige metaller som en iboende egenskab ved den mærkelige metalstat,” forklarede Gleis.
“Hvordan enkeltelektron dynamikfald i materialet på den anden side ikke spiller en betydelig rolle. Dette er i skarp kontrast til den udbredte ‘marginale Fermi-flydende’ hypotese, hvor enkelt elektronfald er kernen i mærkelige metaloptiske egenskaber.”
Forskernes papir antyder, at Kondo-Breakdown Quantum Critical Point, der overvejes i deres undersøgelse, er et iboende (dvs. forstyrrelsesfrit) underligt metal fast punkt. Navnlig er deres teoretiske forudsigelser på linje med målinger af optiske ledningsevne indsamlet som en del af eksperimenter, der fokuserer på de tunge fede forbindelser Ybrh2Si2 og Cecoin5.
Denne undersøgelse foreslår også en ny mekanisme, der kan understøtte den iboende underlige metaladfærd rapporteret i forskellige tunge fermionmaterialer. Denne mekanisme, der tilskynder de usædvanlige optiske egenskaber, der er iboende for mærkelige metaller, er forankret i kritisk kortvarig spredning (dvs. de stærke og lokale elektronelektroninteraktioner observeret tæt på et kvantekritisk punkt).
“I den nærmeste fremtid planlægger vi at udforske mekanismen og egenskaberne ved vores nyligt fundet mærkelige metal mere detaljeret,” tilføjede Gleis.
“Vi vil gerne vide under hvilke nøjagtige forhold så underlige metaller, for eksempel, hvilken slags interaktioner der kræves, og i hvilket parameterregime de kan forventes, og om de også opstår i andre stærkt korrelerede systemer, såsom cupratesuperledere.
“Desuden vil vi vide, om og hvordan dynamikken i det underlige metal påvirker fænomener, såsom ukonventionel superledende.”