Harvard-team opretter et kold-atom Fermi-Hubbard antiferromagnet

(Phys.org)-Et team ved Harvard University har fundet en måde at skabe et koldatom-Fermi-Hubbard antiferromagnet, som giver ny indsigt i, hvordan elektroner opfører sig i faste stoffer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver deres eksperimenter, et nyt værktøj, de udviklede, og hvad de mener, de har demonstreret ved hjælp af kolde atomer i optiske gitter til at udforske Fermi -Hubbard -modellen. Thierry Giamarchi med universitetet i Genève tilbyder et nyheds- og synspunkt om teamets arbejde og tilbyder baggrund vedrørende Fermi -Hubbard -modellen, herunder en forklaring på, hvorfor simulering af modellen er så vigtig.

Mens forskere fortsætter med at lede efter superledning ved stuetemperaturer, de fremmer forståelsen af ​​elektronadfærd i faste stoffer-specifikt måder kvantemekaniske interaktioner fungerer med hensyn til elektroniske egenskaber. Beregning af sådanne interaktioner har vist sig at være uden for nuværende kapaciteter, så forskere har udviklet modeller, der kan beregnes i stedet. En af disse, Fermi-Hubbard modellen, er baseret på Fermi-Dirac-partikler, der springer mellem punkter på et gitter. Desværre, trods sin enkelhed, beregninger for modellen kan kun foretages for endimensionelle gitterpunkter.

For at bruge modellen til at udvikle superledere, 2-D beregninger er påkrævet. På grund af denne begrænsning, nogle videnskabsmænd har forsøgt at skabe en fysisk enhed til at simulere en Fermi-Hubbard-model. I denne nye indsats, forskerne har skabt netop sådan en fysisk enhed, og ved at gøre det, er kommet tættere på at opnå Fermi – Hubbard -modellen end andre forsøg. De har gjort det ved at overvinde to store problemer, der hindrede andre hold:at opnå lave nok temperaturer, og løsning af tæthedsrepræsentationsproblemer.

Forskerne skabte et gitter ved hjælp af lasere og fangede derefter lithium-6-atomer i dets brønde. De tilføjede derefter en ny funktion til afkøling af systemet ved at omgive gitteret med andre atomer, der fungerede som kølevæske. For at overvinde tæthedsproblemerne, de udviklede det, de beskriver som et "fermionisk mikroskop" til at spore punkter på gitteret. Efter at have fyldt gitteret med atomer, gruppen rapporterer, at hele skemaet opførte sig som en antiferromagnetisk isolator. De foreslår, at deres skabelse kunne bruges til at studere en lang række fysiske problemer, og muligvis for at hjælpe med at søge efter en høj temperatur superleder.

© 2017 Phys.org