科学家为重费米子材料的奇怪行为提供了解释欧洲杯足球竞彩

现代材料科学一欧洲杯足球竞彩直是电欧洲杯线上买球子产品的福音,举例来说,它为普通消费者提供了手掌大小的电脑,就在几年前还能装满一间屋子。但是,创造具有全新电子特性材料的努力也产生了大欧洲杯足球竞彩量的实验结果,教科书的理论根本无法解释这些结果。

在12月16日出版的《自然》(Nature)杂志上,一组来自莱斯大学美国罗格斯大学(Rutgers University)和德国德累斯顿的马普固体化学物理研究所(Max-Planck Institute for Chemical Physics of固体)提供了一种新的解释,解释了量子效应可以创造一些奇怪的电子性质,这些性质在重要的“重费米子”材料中已经观察到。欧洲杯足球竞彩

“我们的发现代表了对量子临界物质中电子组织原理的理解的一个明确的进展,”理论物理学家斯齐妙说,他是论文的合著者,也是莱斯大学的物理学和天文学教授。“这项工作可能对包括高温超导体和碳纳米管在内的广泛材料的物理学很重要。欧洲杯足球竞彩此外,它还为物质的相变领域提供了新的见解,这是物理学、化学和其他学科感兴趣的领域。”

这项新研究为凝聚态物理的一个新分支“相关电子物理”的理论和实验工作提供了支持。“相关电子物理”是在过去十年中发展起来的一门学科,其目标是理解支配天然和人造材料的所有电子过程。欧洲杯足球竞彩

相关电子物理学的推动力是金属的标准理论不能解释含有“相关”或强相互作用电子的材料的电子工作原理。欧洲杯足球竞彩相关的系统包括放射性金属,如钚,以及基于所谓的稀土元素和过渡金属,如铈,镱和铜的化合物。所有强相关的材料都包含电子,它们对彼此的影响是如欧洲杯足球竞彩此明显,以至于它们不能用独立电子本身的理论描述来解释,而是需要理解它们的动态相互作用。

电子是一种叫做“费米子”的量子粒子。就像所有的量子粒子一样,电子可以被视欧洲杯猜球平台为粒子和波,量子力学规定,电子波具有一定的动量,没有两个电子具有相同的动量。接下来是“费米体积”的概念,动量空间中的体积由导线、电阻器或其他固体结构中所有电子的动量之和组成。

在本周的发现中,Si、罗格斯大学的理论物理学家皮尔斯·科尔曼和由弗兰克·斯特格利希领导的德累斯顿实验物理学家小组表明,在具有强烈相关电子的材料中,费米体积会在“量子临界点”突然改变大小。欧洲杯足球竞彩在绝对零度(零下459华氏度)下,材料会形成量子临界点。

罗格斯大学材料理论中心(Center for Materials Theory)成员、物理学和天文学教授科尔曼(Coleman)说:“量子临界点是当前非常感兴趣的,因为它们能够从绝对零度上升到一种叫做‘量子临界物质’的新物质状态。”欧洲杯足球竞彩“这可能为许多新的材料类别提供了一条途径。”

这项最新的研究提供了最重要的实验证据,旨在回答量子临界物质中费米体积变化的理论问题。Si, Coleman和位于德累斯顿的马克斯-普朗克研究所的主任Steglich,与马克斯-普朗克实验家Silke Paschen,物理学副教授Thomas Lühmann和Steffen Wirth合作,测量所谓的“霍尔效应”。这个实验包括一个巧妙的装置,用来分离磁场所起的各种作用。马克斯-普朗克小组的其他成员是Octavio Trovarelli和Christoph Geibel,他们合成了高质量的样品,以及Philipp Gegenwart,他们进行了分析霍尔效应数据所需的电阻率测量。

量子临界度的理论研究仍处于不断发展中。经典物理学所控制的临界点已经存在50年了,传统观点认为它们的量子力学表亲是一种高维的经典相变。这种传统的思维方式在过去的半个世纪里一直在金属物理学中占据主导地位,但它可以预测费米体积的平稳演化。

“我们的实验观察指向了传统理论的彻底崩溃,”Paschen说。

相反,结果更符合局部量子临界点,这是Si及其同事在2001年的《自然》杂志上提出的一类新的量子相变。科尔曼和他的同事们支持的另一种可能的解释是,电子实际上正在量子临界物质内部分裂——一种被称为自旋电荷分离的现象。

“这是任何量子临界物质中费米体积坍缩的最直接证据,”Steglich说。“我们希望这一新发现能对其他强相关电子系统产生广泛的影响。”

总之,实验和理论工作都指向费米表面(费米体积的包围)的波动是量子临界物质奇异物理特性的原因。

现实世界中,电子关联对材料性能的影响可能是深远的。这种效应被广泛认为是高温超导机制背后的关键因素,更好地理解电子关联可能会回答许多其他神秘的实验观察所引发的问题,比如:为什么某些极冷的奇异金属中的移动电子表现得好像它们的质量是简单金属中的自由电子的一千倍?为什么一些紧密相关的材料表现出非常大的热电响应?欧洲杯足球竞彩为什么有些人表现出“巨大的磁电阻”,或者说对磁变化非常敏感?

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