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字号+作者: 来源:大学生澳门永久娱乐网站网 2019-09-11 18:45:44 我要评论() 收藏成功收藏本文

哈佛大学的科学家们提出了一种新的普朗克金属理论,该理论可能揭示了量子物理学以前未知的方面。在物理评论快宝上发表的一篇研究论文中,报道了费米子的晶格模型,该模型描

哈佛大学的科学家们提出了一种新的普朗克金属理论,该理论可能揭示了量子物理学以前未知的方面。在物理评论快宝上发表的一篇研究论文中,报道了费米子的晶格模型,该模型描述了普朗克金属在低温下的情况。金属含有大量电子。当物理学家考虑金属的电阻时,人们普遍认为,它是由杂质中的电子散射或金属中的晶格引起的,这导致电流所携带的电子流动中断或退化,这是保罗·德瑞在1900年提出的一种模型。

Dran模型给出了一个电阻方程,即电子在连续碰撞之间自由移动所需的时间。这种碰撞间隔,称为弛豫时间或电子寿命,在大多数普通金属中通常足够长,使电子在微观观察者眼中被定义为不同的可移动物体。虽然德鲁德的理论已被发现适用于几种金属,但也有其他金属的行为不同。最明显的是高温超导体被加热到高于超导转变温度的温度或施加磁场来抑制超导电性时产生的金属。

在这些非常规金属中,表观弛豫时间非常短,除以普朗克常数除以玻耳兹曼常数乘以温度(即ℏ/(kbt)。这种现象被称为普朗克耗散,因此这些金属被称为普朗克金属。在这些金属中观察到的短电子寿命表明,单个电子不再被视为定义良好的物体,这使得用数学来描述它们更加具有挑战性。真正令人惊讶的是,在不同电子-电子相互作用强度的材料中,电子寿命似乎与μ/(kbt)非常接近。这意味着有一个一般的理论来描述所有这些‘奇怪的金属’。

认识到文献中的这一差距,哈佛科学开始发展出一种数学和精确的量子力学来描述这些奇怪的金属。研究背后的关键假设是,电子之间的相互作用不会保持动量,而动量通常发生在一个微观不规则的系统中,称为无序。过去的研究发现,显示这种奇怪金属的所有材料都显示出很多无序。在研究中,分别考虑了电子之间的相互作用,它们保持能量,而电子之间的相互作用没有能量保存。能量不守恒的‘重整’电子之间的相互作用(即它们改变了质量)。

能量守恒(或‘共振’)的相互作用精确地计算了它的影响,当科学家们试图用德鲁德公式来表示电阻时,他们的电子寿命几乎是准确的。此外,根据实验观察,发现寿命与电子-电子相互作用的精确强度无关。新理论除了提供了一个精确、可解的耗散数学模型外,还概述了电子谱函数中的一个独特特征,即测量特定能量下单个电子量子态数的数学量。有趣的是,这一特征可以在光电子发射实验中测量。负责携带电流的电子速度大大减慢到与系统温度成正比的速度。

通过观察电子光谱函数中峰值的色散情况,这在实验中应该是可见的。新理论的另一个有趣方面是,新理论中提出的量子力学波函数与黑洞物理Sachdev-ye-Kitaev模型的量子力学波函数密切相关。如果这是正确的,它也表明黑洞和奇怪的金属之间有着深刻的物理联系。与Sachdev-ye-Kitaev模型的关系突出了多粒子量子纠缠的重要性。量子纠缠有时被称为长距离鬼行为。量子纠缠可能是量子理论最新颖的特征:能够创造一种状态,在这种状态下,一个粒子的观察可以影响所有其他粒子的状态,即使是那些非常遥远的粒子。

研究表明,由Sachdev-ye-Kitaev模型产生的量子纠缠与奇怪的金属和黑洞密切相关。在未来,理论模型可能会对物理领域产生重要的影响。事实上,除了提供一个理论来揭示普朗克金属的行为之外,它还指出了这些不寻常的金属和黑洞之间的可能联系。研究人员希望这项研究最终能回答一些与黑洞量子理论有关的基本问题,包括霍金的信息悖论。还有一些其他的量子力学材料是电绝缘的,但在其导热率方面却表现出类似金属普朗克耗散的现象。

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