Ilustração de uma simulação de Monte Carlo, onde um cálculo é executado bilhões de vezes de maneiras ligeiramente diferentes para chegar a uma gama de resultados possíveis (extrema direita), que é então calculada a média para determinar o resultado exato. Cada linha colorida representa uma execução diferente. Um estudo no SLAC e em Stanford usou simulações de Monte Carlo para fazer as primeiras observações imparciais de um fenômeno chamado 'metalicidade estranha' em um modelo que descreve materiais correlacionados, onde os elétrons unem forças para produzir fenômenos inesperados, como a supercondutividade. Crédito:Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory
Metais estranhos são companheiros interessantes para um fenômeno conhecido como supercondutividade de alta temperatura, que permite que os materiais transportem eletricidade com perda zero.
Ambos são violadores de regras. Metais estranhos não se comportam como metais normais, cujos elétrons atuam independentemente; em vez disso, seus elétrons se comportam de uma maneira coletiva incomum. Por sua parte, supercondutores de alta temperatura operam em temperaturas muito mais altas do que os supercondutores convencionais; como eles fazem isso ainda é desconhecido.
Em muitos supercondutores de alta temperatura, alterar a temperatura ou o número de elétrons que fluem livremente no material pode transformá-lo de um estado supercondutor em um estado metálico estranho ou vice-versa.
Os cientistas estão tentando descobrir como esses estados estão relacionados, parte de uma busca de 30 anos para entender como os supercondutores de alta temperatura funcionam para que possam ser desenvolvidos para uma série de aplicações potenciais, de trens maglev a linhas de transmissão de energia perfeitamente eficientes.
Em um artigo publicado hoje em Ciência , teóricos do Instituto Stanford de Materiais e Ciências da Energia (SIMES) do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia relatam que observaram metalicidade estranha no modelo de Hubbard. Este é um modelo antigo para simular e descrever o comportamento de materiais com elétrons fortemente correlacionados, o que significa que os elétrons unem forças para produzir fenômenos inesperados, em vez de agirem de forma independente.
Embora o modelo de Hubbard tenha sido estudado por décadas, com algumas dicas de comportamento metálico estranho, esta foi a primeira vez que metalicidade estranha foi vista em simulações de Monte Carlo, em que bilhões de cálculos separados e ligeiramente diferentes são calculados para produzir um resultado imparcial. Isso é importante porque a física desses sistemas pode mudar drasticamente e sem aviso se quaisquer aproximações forem introduzidas.
A equipe do SIMES também foi capaz de observar metalicidade estranha nas temperaturas mais baixas já exploradas com um método imparcial - temperaturas nas quais as conclusões de suas simulações são muito mais relevantes para os experimentos.
Os cientistas disseram que seu trabalho fornece uma base para conectar teorias de metais estranhos a modelos de supercondutores e outros materiais fortemente correlacionados.
