Ved temperaturer inden for et par grader af det absolutte nulpunkt bør forholdet mellem et materiales varmeledningsevne og dets elektriske ledningsevne være proportionalt med dets temperatur. Dette princip, kendt som Wiedemann-Franz-loven, blev først formuleret i 1853, men efterhånden som vores forståelse af kondenseret stofs fysik voksede, blev dets omfang ændret, så det kun gælder, hvis de samme kvasipartikler er ansvarlige for at bære både varme og ladning. I kvantematerialer, hvor elektroner interagerer meget stærkt, bør det ikke holde.
Eller det troede man. Teoretikere ledet af Wen Wang af det amerikanske energiministerium SLAC National Accelerator Laboratory , Stanford University har nu fundet ud af, at loven fortsat skal overholdes inden for én type kvantemateriale: kobberoxid-(kuprat)-superlederne. Disse materialer er kendt som ukonventionelle superledere, og de leder elektricitet uden modstand ved relativt høje temperaturer sammenlignet med deres konventionelle modstykker. Fundet betyder, at fysikere ikke skal ty til oversimplificerede og begrebsmæssigt problematiske antagelser, der involverer kvasipartikler eller Boltzmann-ligninger, når de skal forudsige, hvordan elektroner i disse såkaldt stærkt korrelerede materialer bør opføre sig.
Modellering af fermioner som elektroner, der hopper mellem faste steder
I deres undersøgelse kombinerede Wang og kolleger en determinant quantum Monte Carlo (DQMC) algoritme med en teknik kaldet maksimal entropi analytisk fortsættelse og anvendte den på en Hubbard model af et cuprate materiale. Denne model repræsenterer elektroner som fermioner, der hopper mellem faste steder på et gitter og interagerer med hinanden, når de optager det samme gittersted. Det bruges i vid udstrækning til at simulere og beskrive systemer, hvor elektroner interagerer med hinanden i stedet for at opføre sig som uafhængige enheder, og det står i kontrast til den alternative Boltzmann-ramme, der definerer elektroner som distinkte kvasipartikler.
Ukonventionel superleder er endnu mærkeligere end forventet
Fysikerne fandt ud af, at hvis elektrontransport alene tages i betragtning, nærmer cupraternes Lorenz-tal - deres forhold mellem termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne divideret med temperatur - sig den værdi, der er forudsagt af Wiedemann-Franz-loven. Holdet foreslår, at andre faktorer, såsom gittervibrationer (eller fononer), som ikke er inkluderet i Hubbard-modellen, kan være ansvarlige for uoverensstemmelser observeret i eksperimenter med stærkt korrelerede materialer, der får det til at se ud som om loven ikke gælder. Deres resultater kunne hjælpe fysikere med at fortolke disse eksperimentelle observationer og kunne i sidste ende føre til en bedre forståelse af, hvor stærkt korrelerede systemer kan anvendes i applikationer som databehandling og kvanteberegning.
Holdet planlægger nu at bygge videre på resultatet ved at udforske andre transportkanaler, såsom termiske Hall-effekter. "Dette vil uddybe vores forståelse af transportteorier i stærkt korrelerede materialer," fortæller Wang Fysik verden.
Nærværende undersøgelse er publiceret i Videnskab.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
- PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
- PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
- PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
- Kilde: https://physicsworld.com/a/170-year-old-physical-law-unexpectedly-holds-true-in-high-temperature-superconductors/
- :er
- :ikke
- :hvor
- 120
- a
- absolutte
- accelerator
- Konto
- algoritme
- alene
- alternativ
- Analytisk
- ,
- vises
- applikationer
- anvendt
- gælder
- Indløs
- tilgange
- ER
- AS
- antagelser
- At
- BE
- Bedre
- mellem
- Blå
- både
- bygge
- men
- by
- kaldet
- regnskabsmæssige
- kanaler
- afgift
- kolleger
- kombineret
- sammenlignet
- computing
- Begrebsmæssigt
- Adfærd
- fortsættelse
- fortsæt
- kontraster
- konventionelle
- Kobber
- kunne
- modparter
- data
- databehandling
- uddybe
- definerer
- Afdeling
- beskriver
- distinkt
- Divided
- gør
- hver
- effekter
- elektricitet
- elektroner
- selvstændige
- energi
- enheder
- ligninger
- Endog
- eksperimenterende
- eksperimenter
- Udforskning
- faktorer
- få
- finde
- Fornavn
- fast
- Til
- fundet
- Framework
- fra
- voksede
- vaner
- Hall
- Have
- hjælpe
- Høj
- hold
- besidder
- Hvordan
- http
- HTTPS
- if
- in
- medtaget
- uafhængig
- oplysninger
- interagere
- interaktion
- ind
- involverer
- spørgsmål
- IT
- ITS
- jpg
- kendt
- laboratorium
- Lov
- føre
- Led
- til venstre
- lave
- materiale
- materialer
- max-bredde
- maksimal
- midler
- måske
- model
- national
- nu
- nummer
- of
- on
- ONE
- kun
- or
- Andet
- vores
- fysisk
- Fysik
- Fysik verden
- planer
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- forudsagde
- forudsige
- præsentere
- princippet
- problematisk
- forarbejdning
- offentliggjort
- Quantum
- quantum computing
- hellere
- forholdet
- Rød
- regioner
- relativt
- repræsenteret
- repræsenterer
- Modstand
- Resort
- ansvarlige
- resultere
- Resultater
- højre
- samme
- rækkevidde
- bør
- side
- websted
- Websteder
- So
- Stanford
- kraftigt
- Studere
- sådan
- tyder
- Superledning
- Systemer
- taget
- hold
- teknik
- fortæller
- end
- at
- loven
- deres
- termisk
- Disse
- de
- denne
- tænkte
- thumbnail
- til
- transportere
- sand
- typen
- Ultimativt
- ukonventionelle
- forståelse
- værdi
- meget
- wang
- Varmere
- var
- hvornår
- som
- bredt
- vilje
- med
- inden for
- uden
- world
- zephyrnet
- nul