Illustration av en Monte Carlo -simulering, där en beräkning körs miljarder gånger på lite olika sätt för att nå en rad möjliga resultat (längst till höger), som sedan beräknas i genomsnitt för att bestämma det exakta resultatet. Varje färgad linje representerar en annan körning. En studie vid SLAC och Stanford använde Monte Carlo -simuleringar för att göra de första objektiva observationerna av ett fenomen som kallas 'konstig metallicitet' i en modell som beskriver korrelerade material, där elektroner går samman för att producera oväntade fenomen som supraledning. Upphovsman:Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Konstiga metaller gör intressanta sängkompisar för ett fenomen som kallas högtemperatur supraledning, vilket gör att material kan bära el utan förlust.
Båda är regelbrytare. Konstiga metaller beter sig inte som vanliga metaller, vars elektroner verkar oberoende; i stället beter sig deras elektroner på något ovanligt kollektivt sätt. För deras del, högtemperatur superledare arbetar vid mycket högre temperaturer än konventionella superledare; hur de gör detta är fortfarande okänt.
I många högtemperatur superledare, förändring av temperaturen eller antalet fritt flödande elektroner i materialet kan vända det från ett supraledande tillstånd till ett konstigt metalltillstånd eller vice versa.
Forskare försöker ta reda på hur dessa tillstånd är relaterade, del av en 30-årig strävan efter att förstå hur högtemperatur superledare fungerar så att de kan utvecklas för en mängd potentiella applikationer, från maglevtåg till perfekt effektiva kraftöverföringslinjer.
I en artikel publicerad idag Vetenskap , teoretiker vid Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES) vid Department of Energy:s SLAC National Accelerator Laboratory rapporterar att de har observerat konstig metallicitet i Hubbard -modellen. Detta är en mångårig modell för att simulera och beskriva beteendet hos material med starkt korrelerade elektroner, vilket betyder att elektronerna går samman för att producera oväntade fenomen snarare än att agera självständigt.
Även om Hubbard -modellen har studerats i årtionden, med några antydningar om konstigt metalliskt beteende, detta var första gången konstig metallicitet hade setts i Monte Carlo -simuleringar, där miljarder separata och något olika beräkningar är i genomsnitt för att ge ett opartiskt resultat. Detta är viktigt eftersom fysiken i dessa system kan förändras drastiskt och utan förvarning om någon approximation införs.
SIMES -teamet kunde också observera konstig metallicitet vid de lägsta temperaturer som någonsin utforskats med en opartisk metod - temperaturer vid vilka slutsatserna från deras simuleringar är mycket mer relevanta för experiment.
Forskarna sa att deras arbete utgör en grund för att ansluta teorier om konstiga metaller till modeller av superledare och andra starkt korrelerade material.
