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科学家首次无偏观测奇异金属与高温超导体的关系

科学家首次无偏观测奇异金属与高温超导体的关系

研究人员利用蒙特卡洛模拟技术,在材料模型中首次对“奇异金属丰度”现象进行了无偏观测。

奇异金属和高温超导体都不是“墨守成规”的材料:普通金属的电子是独立运动的,而奇异金属的电子是以集体方式运动的;高温超导体的工作温度比传统超导体高得多。它们是如何做到“特立独行”的?科学家们对此尚不清楚,但他们认为两者之间存在着奇妙的关联。在许多高温超导体中,改变材料的温度或自由流动电子的数量可以使其从超导态转变为奇异金属态,反之亦然。科学家们为此已经付出了超过30年的研究努力。如果这个问题能得到解答,他们就能开发出零电阻输电线路等一系列潜在应用。

《科学》杂志11月21日报道,美国能源部斯坦福材料与能源科学研究所(SIMES)的理论研究人员称,他们在哈伯德模型(Hubbard model,一种比较成熟的模型,主要用于模拟和描述有强相关性电子的材料的行为)中观察到了奇怪的金属丰度。新发现表明,电子会合力产生意想不到的现象,而非独立地起作用。

虽然研究人员已经对哈伯德模型进行了长达几十年的研究,并有过若干次奇异金属行为的发现。但这是第一次用蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulations)发现奇异金属丰度。在蒙特卡罗模拟中,研究人员会用略有差异的方式进行数十亿次运算,并用得到的可能结果取平均值确定准确的结果。研究人员表示,用蒙特卡罗模拟得到无偏结果非常重要。如果引入任何近似处理,系统的物理学性质可能会产生非常剧烈的变化。此外,SIMES团队还在用无偏法探索的最低温度下观察了奇异金属丰度——在这一温度下,研究人员得出的结论与实验更具相关性。

SIMES的研究人员认为,他们的工作有望为建立奇异金属理论与超导体模型的联系奠定基础。

科界原创

编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:张梦

期刊来源:《科学》

期刊编号:0036-8075

原文链接:

https://www6.slac.stanford.edu/news/2019-11-21-theorists-probe-relationship-between-strange-metals-and-high-temperature

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