弱耦合在奇异金属模型中存在缺陷

普朗克金属有潜力为高温超导体、量子计算机和许多其他下一代技术提供动力。然而，这些“奇怪的”金属——电阻随温度线性增加——是出了名的难以研究，更不用说理解了。

在过去的十年里，物理学家们试图通过冷原子实验来探索这些量子材料的内部工作原理，通过中性原子、光束和超冷温度来模拟电子的行为。这些2D模型提供了一个模拟系统，允许实验人员在更可观察的长度和时间尺度上(微米和毫秒，而不是埃和飞秒)观察相互作用，使他们更接近于了解这种材料的不同寻常的电功能。

现在，由艺术与科学学院物理学教授埃里克·穆勒(Erich Mueller)领导的康奈尔大学研究人员发现，这个实验模型根本不能捕捉到奇怪金属内部真正发生的情况。

他们的论文《二维费米-哈伯德模型的传输:弱耦合的教训》发表在10月25日的《物理评论b》上，主要作者是博士生Thomas Kiely。

穆勒说:“这些冷原子实验是一种非常棒的方法，可以尝试了解这种奇怪的金属行为，这种疯狂的不寻常的电阻率，我们认为这是理解如何制造高温超导体和其他各种东西的关键。”“我们发现，对于这个实验中发生的事情，其实有一个简单的解释。”

基利和穆勒花了两年时间尝试各种方法来模拟冷原子实验。为了使实验形象化，想象一个围棋棋盘。原子是黑白相间的石头，可以通过量子隧道从一个方块移动到另一个方块，根据它们与其他原子的相互作用(或耦合)的强度耗散能量。

研究人员发现，最有启发性的方法是改变原子间相互作用的强度。

“这让我们对如何描述这个系统有了非常清晰的了解，”Kiely说。“当原子之间相互作用非常弱时，我们可以基于我们知道它们不相互作用时会发生什么这一事实，在某种程度上建立有效的相互作用。”

通过确定这些相互作用最弱的极限，研究人员能够观察到奇怪金属的奇异行为，但令人惊讶的是，在一个还没有奇怪到足以证明它的环境中。这种行为仍然可以被定量地解释。

穆勒说:“对冷原子实验的解释是，在模拟实验中发现了一种奇怪的金属，这与造成高温超导体的物理原理相同。”“托马斯展示的是，尽管他们在材料中看到了相同的东西，但很可能来自不同的来源。我们模拟的弱吸引极限肯定不是物质中发生的"

虽然康奈尔大学的研究人员能够自信地解释在冷原子实验中发生了什么，但他们仍然不确定在奇怪的金属内部发生了什么。

“这是一个困难的问题，”穆勒说。“我们希望有一个更可控的环境来研究同样的物理，因为这些冷原子实验探索的模型可能不够复杂，不足以解释正在发生的事情。但我认为，你可以在此基础上构建很多伟大的东西，实际上着眼于这种弱耦合限制，以及事物如何跨越到强耦合。”