Illustrazione di una simulazione Monte Carlo, dove un calcolo viene eseguito miliardi di volte in modi leggermente diversi per arrivare a una serie di possibili risultati (estrema destra), che vengono poi mediati per determinare il risultato esatto. Ogni linea colorata rappresenta una corsa diversa. Uno studio presso SLAC e Stanford ha utilizzato simulazioni Monte Carlo per effettuare le prime osservazioni imparziali di un fenomeno chiamato "strana metallicità" in un modello che descrive materiali correlati, dove gli elettroni uniscono le forze per produrre fenomeni inaspettati come la superconduttività. Credito:Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Strani metalli sono interessanti compagni di letto per un fenomeno noto come superconduttività ad alta temperatura, che consente ai materiali di trasportare elettricità senza perdite.
Entrambi sono trasgressori. I metalli strani non si comportano come i metalli normali, i cui elettroni agiscono indipendentemente; invece i loro elettroni si comportano in qualche modo collettivo insolito. Da parte loro, i superconduttori ad alta temperatura operano a temperature molto più elevate rispetto ai superconduttori convenzionali; come fanno questo è ancora sconosciuto.
In molti superconduttori ad alta temperatura, cambiando la temperatura o il numero di elettroni a flusso libero nel materiale può capovolgerlo da uno stato superconduttore a uno strano stato metallico o viceversa.
Gli scienziati stanno cercando di scoprire come questi stati sono correlati, parte di una ricerca durata 30 anni per capire come funzionano i superconduttori ad alta temperatura in modo che possano essere sviluppati per una serie di potenziali applicazioni, dai treni maglev alle linee di trasmissione di potenza perfettamente efficienti.
In un articolo pubblicato oggi in Scienza , i teorici dello Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES) presso lo SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia riferiscono di aver osservato una strana metallicità nel modello Hubbard. Questo è un modello di vecchia data per simulare e descrivere il comportamento di materiali con elettroni fortemente correlati, il che significa che gli elettroni uniscono le forze per produrre fenomeni inaspettati piuttosto che agire in modo indipendente.
Sebbene il modello Hubbard sia stato studiato per decenni, con qualche accenno di strano comportamento metallico, questa era la prima volta che si vedeva una strana metallicità nelle simulazioni Monte Carlo, in cui miliardi di calcoli separati e leggermente diversi vengono mediati per produrre un risultato imparziale. Questo è importante perché la fisica di questi sistemi può cambiare drasticamente e senza preavviso se vengono introdotte approssimazioni.
Il team SIMES è stato anche in grado di osservare una strana metallicità alle temperature più basse mai esplorate con un metodo imparziale, temperature alle quali le conclusioni delle loro simulazioni sono molto più rilevanti per gli esperimenti.
Gli scienziati hanno affermato che il loro lavoro fornisce una base per collegare le teorie dei metalli strani ai modelli di superconduttori e altri materiali fortemente correlati.
