Undersöker antiferromagnetism i Hubbard -modellen med ett kvantgasmikroskop. a, Schematisk bild av det tvådimensionella Hubbard-fasdiagrammet, inklusive förutspådda faser. b, Experimentuppställning. c, Exemplariska råa (vänster) och bearbetade (höger) bilder av atomfördelningen av enstaka experimentella insikter, med båda centrifugeringskomponenterna (övre; motsvarande stjärnmärkt punkt i a) och med en centrifugeringskomponent borttagen (nedre). Det observerade mönstret i tavlan i de spinnborttagna bilderna indikerar närvaron av en antiferromagnet. Kredit:(c) Natur (2017). DOI:10.1038/nature22362
(Phys.org)-Ett team vid Harvard University har hittat ett sätt att skapa en kallatom Fermi – Hubbard antiferromagnet, som ger ny inblick i hur elektroner beter sig i fasta ämnen. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver sina experiment, ett nytt verktyg som de utvecklat, och vad de tror att de har visat med användning av kalla atomer i optiska gitter för att utforska Fermi -Hubbard -modellen. Thierry Giamarchi med universitetet i Genève erbjuder en nyhet och synpunkter om teamets arbete och ger bakgrund om Fermi – Hubbard -modellen, inklusive en förklaring till varför det är så viktigt att simulera modellen.
När forskare fortsätter att leta efter supraledning vid rumstemperatur, de främjar förståelsen av elektronbeteende i fasta ämnen-specifikt hur kvantmekaniska interaktioner fungerar när det gäller elektroniska egenskaper. Att beräkna sådana interaktioner har visat sig vara bortom nuvarande kapacitet, så forskare har utvecklat modeller som kan beräknas istället. En av dessa, Fermi – Hubbard -modellen, bygger på att Fermi-Dirac-partiklar hoppar mellan punkter på ett galler. Tyvärr, trots sin enkelhet, beräkningar för modellen kan endast göras för endimensionella gitterpunkter.
För att använda modellen för att utveckla supraledare, 2-D beräkningar krävs. På grund av denna begränsning, vissa forskare har försökt skapa en fysisk enhet för att simulera en Fermi -Hubbard -modell. I denna nya insats, forskarna har skapat just en sådan fysisk enhet, och därmed, har kommit närmare att uppnå Fermi – Hubbard -modellen än andra försök. De har gjort det genom att övervinna två stora problem som stymde andra lag:uppnå tillräckligt låga temperaturer, och lösa problem med densitetsrepresentation.
"Problemet med att försöka hitta bättre supraledare är att om du tar ett material och ändrar en parameter ... många saker förändras, ”Sa Demler. "Med denna simulering, vi har full kontroll över parametrar. Så vi kan faktiskt förstå vad som hjälper och vad som undertrycker supraledning. ” Upphovsman:Rose Lincoln/Harvard Staff Photographer
Forskarna skapade ett gitter med hjälp av lasrar och därefter fångade litium-6-atomer i sina brunnar. De lade sedan till en ny funktion för att kyla systemet genom att omge gallret med andra atomer som fungerade som kylvätska. För att övervinna täthetsproblemen, de utvecklade vad de beskriver som ett "fermioniskt mikroskop" för att spåra punkter på gallret. Efter att ha fyllt gallret med atomer, gruppen rapporterar att hela schemat betedde sig som en antiferromagnetisk isolator. De föreslår att deras skapelse kan användas för att studera en mängd olika fysikproblem, och eventuellt för att hjälpa till i jakten på en högtemperatur superledare.
© 2017 Phys.org
