Sondare l'antiferromagnetismo nel modello di Hubbard con un microscopio a gas quantistico. un, Schema del diagramma di fase di Hubbard bidimensionale, comprese le fasi previste. B, Setup sperimentale. C, Immagini grezze (a sinistra) ed elaborate (a destra) esemplificative della distribuzione atomica delle singole realizzazioni sperimentali, con entrambe le componenti di spin presenti (in alto; corrispondente al punto stellato in a) e con una componente di spin rimossa (in basso). Il motivo a scacchiera osservato nelle immagini rimosse dallo spin indica la presenza di un antiferromagnete. Credito:(c) Natura (2017). DOI:10.1038/natura22362
(Phys.org)—Un team dell'Università di Harvard ha trovato un modo per creare un antiferromagnete Fermi-Hubbard ad atomo freddo, che offre nuove informazioni su come si comportano gli elettroni nei solidi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Natura , il gruppo descrive i loro esperimenti, un nuovo strumento che hanno sviluppato, e ciò che credono di aver dimostrato usando atomi freddi in reticoli ottici nell'esplorazione del modello di Fermi-Hubbard. Thierry Giamarchi con l'Università di Ginevra offre un pezzo di News &Views sul lavoro svolto dal team e offre informazioni sul modello Fermi-Hubbard, inclusa una spiegazione del perché la simulazione del modello è così importante.
Mentre gli scienziati continuano a cercare la superconduttività a temperatura ambiente, fanno avanzare la comprensione del comportamento degli elettroni nei solidi, in particolare i modi in cui funzionano le interazioni quantomeccaniche per quanto riguarda le proprietà elettroniche. Il calcolo di tali interazioni si è dimostrato al di là delle capacità attuali, così gli scienziati hanno sviluppato modelli che possono essere calcolati. Uno di questi, il modello di Fermi-Hubbard, si basa su particelle di Fermi-Dirac che saltano tra i punti su un reticolo. Sfortunatamente, nonostante la sua semplicità, i calcoli per il modello possono essere effettuati solo per punti reticolari unidimensionali.
Per utilizzare il modello per sviluppare superconduttori, Sono richiesti calcoli 2-D. A causa di questa limitazione, alcuni scienziati hanno tentato di creare un'entità fisica per simulare un modello di Fermi-Hubbard. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno creato proprio una tale entità fisica, e così facendo, si sono avvicinati al modello di Fermi-Hubbard più di altri tentativi. Lo hanno fatto superando due grandi problemi che hanno ostacolato le altre squadre:raggiungere temperature abbastanza basse, e risolvere problemi di rappresentazione della densità.
“Il problema nel cercare di trovare superconduttori migliori è che se prendi un materiale e cambi un parametro … molte cose stanno cambiando, disse Demler. “Con questa simulazione, abbiamo il pieno controllo dei parametri. Quindi possiamo effettivamente capire cosa aiuta e cosa sopprime la superconduttività”. Credito:Rose Lincoln/fotografa dello staff di Harvard
I ricercatori hanno creato un reticolo usando i laser e poi hanno intrappolato atomi di litio-6 nei suoi pozzi. Hanno quindi aggiunto una nuova funzionalità per raffreddare il sistema circondando il reticolo con altri atomi che fungevano da refrigerante. Per superare i problemi di densità, hanno sviluppato quello che descrivono come un "microscopio fermionico" per tracciare i punti sul reticolo. Dopo aver riempito il reticolo di atomi, il gruppo riferisce che l'intero schema si è comportato come un isolante antiferromagnetico. Suggeriscono che la loro creazione potrebbe essere utilizzata per studiare un'ampia varietà di problemi di fisica, e possibilmente per aiutare nella ricerca di un superconduttore ad alta temperatura.
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