Les points critiques quantiques sont des seuils qui marquent la transition des matériaux entre différentes phases électroniques à des températures nulles absolues, autour desquelles ils présentent souvent des propriétés physiques exotiques.
L’un de ces points critiques est le soi-disant point critique quantique de la rupture kondo, qui marque l’effondrement de l’effet kondo (c’est-à-dire un phénomène quantique qui implique la localisation de moments magnétiques dans les métaux), suivi d’une nouvelle physique émergente.
Des chercheurs de l’Université de Ludwig-Maximilien de Munich, de l’Université Rutgers et de l’Université nationale de Séoul ont décidé d’étudier davantage la mise à l’échelle dynamique associée au point critique quantique Kondo-Breakdown, en utilisant un cadre théorique décrivant des matériaux de fermion lourds connues sous le nom de modèle Anderson périodique.
Leur papier, publié dans Lettres d’examen physiquepropose un nouveau mécanisme qui pourrait sous-tendre certaines des propriétés inhabituelles de l’étrange état métallique de matière.
« Notre incitation initiale a été d’explorer une forte criticité quantique de fermion avec des méthodes de calcul modernes et de pointe qui peuvent résoudre la dynamique à des énergies beaucoup plus faibles que celle précédemment », a déclaré Andreas Gleis, premier auteur du journal, à Phys.org.
« Les résultats sur un comportement métallique étrange dans notre Prl Le papier qui est sorti de cette étude était plus ou moins une surprise inattendue. «
Dans leur article, Gleis et ses collègues introduisent une nouvelle théorie qui décrit la réponse dynamique inhabituelle observée dans de nombreux matériaux de fermion lourds à proximité de leurs points critiques quantiques lorsqu’ils passent à l’étrange phase métallique. En utilisant des méthodes de calcul, les chercheurs montrent que certaines fluctuations de ces matériaux se décomposent à un rythme planckien lent lorsqu’ils se trouvent dans la région critique quantique régie par les points critiques quantiques.
« Fait intéressant, nous constatons que les fluctuations de courant à courte distance essentielles sont également régies par ce taux de désintégration planckien lent, qui nous permet de décrire les réponses optiques inhabituelles trouvées dans des métaux étranges comme une propriété intrinsèque de l’étrange état métallique », a expliqué Gleis.
« Comment la désintégration de la dynamique d’un électron dans le matériau, en revanche, ne joue pas un rôle significatif. C’est en contraste frappant avec l’hypothèse marginale de Fermi » marginale, où la décadence d’électrons unique est au cœur d’étranges propriétés optiques métalliques. «
L’article des chercheurs suggère que le point critique quantique kondo-rupture considéré dans leur étude est un point fixe de métal étrange (c.-à-d. IE, sans trouble). Notamment, leurs prédictions théoriques sont alignées sur les mesures de conductivité optique recueillies dans le cadre d’expériences se concentrant sur les composés lourds YBRH2SI2 et CECOIN5.
Cette étude propose également un nouveau mécanisme qui pourrait sous-tendre le comportement intrinsèque des métaux étranges rapportés dans divers matériaux de fermion lourd. Ce mécanisme, provoquant des propriétés optiques inhabituelles qui sont intrinsèques à des métaux étranges, est enracinée dans une diffusion critique à court terme (c’est-à-dire les interactions électron-électron fortes et locales observées près d’un point critique quantique).
« Dans un avenir proche, nous prévoyons d’explorer plus en détail le mécanisme et les propriétés de notre métal étrange nouvellement trouvé », a ajouté Gleis.
« Nous voulons savoir dans quelles conditions précises surviennent de tels métaux étranges, par exemple, quel type d’interactions sont nécessaires et dans quel régime de paramètres ils peuvent être attendus, et s’ils se produisent également dans d’autres systèmes fortement corrélés, tels que les supraconducteurs cuprate.
« De plus, nous voulons savoir si et comment la dynamique des phénomènes d’étrange métal influence comme la supraconductivité non conventionnelle. »
Plus d’informations:
Andreas Gleis et al, Échelle dynamique et dissipation planckienne due à la criticité quantique à fermion lourd, Lettres d’examen physique (2025). Doi: 10.1103 / PhysRevLett.134.106501.
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