Sondagem de antiferromagnetismo no modelo de Hubbard com um microscópio de gás quântico. uma, Esquemático do diagrama de fase de Hubbard bidimensional, incluindo fases previstas. b, Configuração experimental. c, Imagens exemplares brutas (à esquerda) e processadas (à direita) da distribuição atômica de realizações experimentais individuais, com ambos os componentes de spin presentes (superior; correspondendo ao ponto estrelado em a) e com um componente de spin removido (inferior). O padrão de tabuleiro de xadrez observado nas imagens removidas por rotação indica a presença de um antiferroímã. Crédito:(c) Natureza (2017). DOI:10.1038 / nature22362
(Phys.org) —Uma equipe da Universidade de Harvard encontrou uma maneira de criar um antiferroímã Fermi-Hubbard de átomo frio, que oferece uma nova visão sobre como os elétrons se comportam em sólidos. Em seu artigo publicado na revista Natureza , o grupo descreve seus experimentos, uma nova ferramenta que desenvolveram, e o que eles acreditam ter demonstrado usando átomos frios em redes ópticas na exploração do modelo de Fermi-Hubbard. Thierry Giamarchi da Universidade de Genebra oferece um artigo News &Views sobre o trabalho realizado pela equipe e oferece informações sobre o modelo Fermi – Hubbard, incluindo uma explicação de por que simular o modelo é tão importante.
À medida que os cientistas continuam a procurar supercondutividade em temperatura ambiente, eles avançam a compreensão do comportamento do elétron em sólidos - especificamente as maneiras como funcionam as interações da mecânica quântica em relação às propriedades eletrônicas. O cálculo de tais interações provou estar além das capacidades atuais, portanto, os cientistas desenvolveram modelos que podem ser calculados. Um desses, o modelo Fermi-Hubbard, é baseado em partículas de Fermi-Dirac pulando entre pontos em uma rede. Infelizmente, apesar de sua simplicidade, cálculos para o modelo só podem ser feitos para pontos de rede unidimensionais.
Para usar o modelo para desenvolver supercondutores, Cálculos 2-D são necessários. Por causa dessa limitação, alguns cientistas tentaram criar uma entidade física para simular um modelo de Fermi – Hubbard. Neste novo esforço, os pesquisadores criaram tal entidade física, e ao fazer isso, chegaram mais perto de alcançar o modelo Fermi – Hubbard do que outras tentativas. Eles conseguiram superar dois grandes problemas que impediram outras equipes:atingir temperaturas baixas o suficiente, e resolução de problemas de representação de densidade.
“O problema em tentar criar supercondutores melhores é que se você pegar um material e alterar um parâmetro ... muitas coisas estão mudando, ”Demler disse. “Com esta simulação, temos controle total dos parâmetros. Portanto, podemos realmente entender o que ajuda e o que suprime a supercondutividade. ” Crédito:Rose Lincoln / Fotógrafa da equipe de Harvard
Os pesquisadores criaram uma rede usando lasers e, em seguida, aprisionaram átomos de lítio-6 em seus poços. Eles então adicionaram um novo recurso para resfriar o sistema, envolvendo a rede com outros átomos que serviam como refrigerante. Para superar os problemas de densidade, eles desenvolveram o que eles descrevem como um "microscópio fermiônico" para rastrear pontos na rede. Depois de preencher a rede com átomos, o grupo relata que todo o esquema se comportou como um isolante antiferromagnético. Eles sugerem que sua criação pode ser usada para estudar uma ampla variedade de problemas de física, e possivelmente para ajudar na busca de um supercondutor de alta temperatura.
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