Теорию квантовой критичности укрепили очевидными доказательствами

Новое исследование добавило данных в поддержку теории, согласно которой странные поведения электронов, включая высокотемпературную сверхпроводимость и физику тяжелых фермионов, следуют из квантовых колебаний сильно коррелированных электронов.

Работу выполнили физики из университета Райса, университета Чжэцзяна, Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, университета штата Флорида и института Макса Планка. Результаты опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследование описывает следствия ряда экспериментов, проведенных на слоистом композите церия, родия и индия. В ходе экспериментов было впервые проверено предсказание из теории происхождения квантового критического состояния, которая была опубликована физиком Ци Мао Си с коллегами из университета Райса в 2001 году.

«Наша теория в момент ее появления казалась нереальной, поскольку она шла в разрез с учебниками и предполагала, что множество явлений, включая высокотемпературную сверхпроводимость, можно объяснить терминами коллективного поведения сильно коррелированных электронов, а не более знакомой теорией, основанной на в большей степени расцепленных электронах», сообщил соавтор исследования Си.

За прошлые 10 лет экспериментальных данных в поддержку новой теории стало больше, и новое исследование заполнило еще один пробел. В экспериментах ученые исследовали высококачественные образцы тяжелофермионного материала, известного как CeRhIn5.

Тяжелофермионные материалы наподобие CeRhIn5 являются прототипами систем квантовой критичности. В этих материалах электроны действуют в унисон, и даже один электрон, перемещающийся через систему, вызывает мощный эффект. Поведение коррелированных электронов весьма отличается от взаимодействия электронов в металлах наподобие меди, и физики все больше убеждаются, что поведение коррелированных электронов играет важную роль в таких явлениях как квантовая критичность и сверхпроводимость.

Квантовые критические точки, около которых особенно часто бывают замечены данные явления, отмечает мягкую смену фазы или переход из одного состояния вещества в другое. Подобно тому, как таяние льда включает переход из твердого в жидкое состояние, электронное состояние квантовых материалов меняется, когда материал охлаждается до квантовой критической точки.

Физик Ци Мао Си

Критическая температура материала может повышаться или снижаться, если материал меняется химически, подвергается высокому давлению или помещен под воздействие сильного магнита. В новых экспериментах, проводимых в условиях мощного магнитного поля на установках Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, исследователи наблюдали магнитно индуцированную квантовую критическую точку в условиях окружающего давления, и сравнили состояние с ранее исследованными случаями индуцированной давлением квантовой критической точки.

Природа квантовой критической точки исследовалась с помощью поверхности Ферми — своего рода трехмерной карты, которая демонстрирует коллективные энергетические состояния всех электронов в материале. Когда физики ранее попытались описать переходы квантовой фазы с помощью традиционных теорий, согласно уравнениям поверхность Ферми должна меняться мягко и постепенно, пока материал проходит критическую точку. В этом случае большинство электронов на поверхности Ферми все еще слабо соединяется друг с другом попарно.

Напротив, теория Си предсказывает, что в критической точке поверхность Ферми подвергается радикальному и мгновенному изменению. Электроны на всей поверхности Ферми становятся строго спаренными, усиливая странные металлические свойства, которые допускают необычные электронные состояния, включая сверхпроводимость.

«Мы определенно наблюдали вид четкой реконструкции поверхности Ферми, предсказанный теорией нетрадиционной квантовой критичности», сообщил соавтор исследования Фрэнк Стеглич, директор института химической физики твердых тел Макса Планка в Дрездене, Германия.

«Наши эксперименты показали, что прямые измерения поверхности Ферми могут характеризовать теоретически предложенные модели квантовой критичности и указывают на универсальное описание квантовых фазовых переходов», заключил физик И Ци Юань из университета Чжэцзяна.

31.01.2015




Высокие технологии



Эксперимент NOvA представил убедительные доказательства осцилляций антинейтриноЭксперимент NOvA представил убедительные доказате...

Уже более трех лет в эксперименте NO...

Китай снова всех удивил, подарив миру особую электроникуКитай снова всех удивил, подарив миру особую элек...

Китайские учёные разработали умное покрытие, к...

6 преимуществ интеллектуального освещения6 преимуществ интеллектуального освещения

Умное освещение продолжает завоёвывать популяр...

Компания Sony возрождает собаку-роботаКомпания Sony возрождает собаку-робота

Японский гигант электроники Sony встречает нов...

Ученые создали гибрид робота и стрекозыУченые создали гибрид робота и стрекозы

Ученые уже давно пытаются создать гибрид

Открыта возможность программировать спины дырОткрыта возможность программировать спины дыр

Наномасштабные магнитные перфорированные решет...

Вы слыхали, как звучит квантовая музыка?Вы слыхали, как звучит квантовая музыка?

Квантовая механика устанавливает пределы чувст...

Разработан новый метод для анализа структуры фотонного кристаллаРазработан новый метод для анализа структуры фото...

Новая технология, разработанная учеными из&nbs...

Созданы роботы, способные двигаться на светуСозданы роботы, способные двигаться на свету

Если бы не отсутствие нужных источни...

Исследователи усовершенствовали распознавание газовИсследователи усовершенствовали распознавание газ...

Люди распознают различные запахи благодаря хим...

Ученые получили картины, написанные звукомУченые получили картины, написанные звуком

Инженеры разработали простой энергоэффективный...

Новый алгоритм повышает безопасность дроновНовый алгоритм повышает безопасность дронов

Квадрокоптеры обрели популярность среди любите

Открыта новая форма свеченияОткрыта новая форма свечения

Светящиеся в темноте наклейки, причудливы...

Shell отправит робота для работы на самых опасных месторождениях нефтиShell отправит робота для работы на самых опасных...

Как стало известно, компания Shell отправит пе...

Новое изобретение позволит чистить котельные без простоя оборудованияНовое изобретение позволит чистить котельные без ...

Трудоемкая и проблематичная очистка забит...

Кремниевые транзисторы сдают позицииКремниевые транзисторы сдают позиции

Десятилетиями исследователи пытались использов...

Высушили и обесценили: топливные элементы станут доступнееВысушили и обесценили: топливные элементы станут ...

Исследователи из университета штата Вашин...

Ученых поразили акустические свойства паутиныУченых поразили акустические свойства паутины

Новые открытия в сфере паучьего шелка мог...

Получена синтетическая кожа с памятью для роботов нового поколенияПолучена синтетическая кожа с памятью для роботов...

Роботизированные руки используются людьми уже&...

Открыт новый способ управлять электронными свойствами материалов с помощью кислородаОткрыт новый способ управлять электронными свойст...

У отельеров и материаловедов на само...

Осмий назвали потенциальным вместилищем фермионовОсмий назвали потенциальным вместилищем фермионов

В кристаллической структуре магнита вполне мож...

Открыто новое состояние молекулы водыОткрыто новое состояние молекулы воды

Нейтронное рассеяние и компьютерное модел...

Российские инновационные разработки в нефтегазовой отраслиРоссийские инновационные разработки в нефтегазово...

Несколько лет тому назад компания Уникаль...

Представлен новый метод описания искривленного светаПредставлен новый метод описания искривленного св...

Исследователи из университета Рочестера п...

Подогреет, обогреет и поддаст паркуПодогреет, обогреет и поддаст парку

Котельные установки представляют собой комплек...

Лабораторные исследования несовершенны без качественного оборудованияЛабораторные исследования несовершенны без качест...

Лаборатория как структурное подразделение...

В микроскоп ученые увидели, как маленькие подминают большихВ микроскоп ученые увидели, как маленькие подмина...

Новое исследование, опубликованное в изда...

В топологическом материале найдены кроличьи норыВ топологическом материале найдены кроличьи норы

Исследователи из Принстона наблюдали стра...

Повысилась эффективность тестов контроля качестваПовысилась эффективность тестов контроля качества

Совсем скоро производители смогут проводить мн...

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S55 120GB (SP120GBSS3S55S25) SSD-накопитель4290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

5 бюджетных способов создания габаритного и эффектного произведения искусства5 бюджетных способов создания габаритного и эффектного
Что представят на Неделе Российского ИнтернетаЧто представят на Неделе Российского Интернета
Россия вернула европейское лидерство по объему рынка азартных и компьютерных игрРоссия вернула европейское лидерство по объему рынка а
Что можно и нельзя носить во время беременностиЧто можно и нельзя носить во время беременности
Какие бывают зависимости и почему они появляются?Какие бывают зависимости и почему они появляются?