Sonder l'antiferromagnétisme dans le modèle Hubbard avec un microscope à gaz quantique. une, Schéma du diagramme de phase de Hubbard à deux dimensions, y compris les phases prévues. b, Montage expérimental. c, Images brutes (à gauche) et traitées (à droite) exemplaires de la distribution atomique de réalisations expérimentales uniques, avec les deux composantes de rotation présentes (en haut ; correspondant au point étoilé en a) et avec une composante de rotation supprimée (en bas). Le motif en damier observé dans les images sans spin indique la présence d'un antiferromagnétique. Crédit :(c) La nature (2017). DOI :10.1038/nature22362
(Phys.org) - Une équipe de l'Université Harvard a trouvé un moyen de créer un antiferromagnétique Fermi-Hubbard à atome froid, qui offre un nouvel aperçu du comportement des électrons dans les solides. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit leurs expériences, un nouvel outil qu'ils ont développé, et ce qu'ils croient avoir démontré en utilisant des atomes froids dans des réseaux optiques pour explorer le modèle de Fermi-Hubbard. Thierry Giamarchi de l'Université de Genève propose un article News &Views sur le travail effectué par l'équipe et présente le contexte du modèle Fermi-Hubbard, y compris une explication des raisons pour lesquelles la simulation du modèle est si importante.
Alors que les scientifiques continuent de rechercher la supraconductivité à température ambiante, ils font progresser la compréhension du comportement des électrons dans les solides, en particulier le fonctionnement des interactions quantique-mécanique concernant les propriétés électroniques. Le calcul de telles interactions s'est avéré au-delà des capacités actuelles, les scientifiques ont donc développé des modèles qui peuvent être calculés à la place. Un de ceux-là, le modèle Fermi-Hubbard, est basé sur des particules de Fermi-Dirac sautant entre les points d'un réseau. Malheureusement, malgré sa simplicité, les calculs pour le modèle ne peuvent être effectués que pour des points de réseau unidimensionnels.
Pour utiliser le modèle pour développer des supraconducteurs, Des calculs 2D sont nécessaires. En raison de cette limite, certains scientifiques ont tenté de créer une entité physique pour simuler un modèle de Fermi-Hubbard. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont créé une telle entité physique, et ce faisant, sont plus proches de la réalisation du modèle de Fermi-Hubbard que d'autres tentatives. Ils l'ont fait en surmontant deux problèmes majeurs qui ont bloqué les autres équipes :atteindre des températures suffisamment basses, et résoudre des problèmes de représentation de la densité.
« Le problème en essayant de trouver de meilleurs supraconducteurs est que si vous prenez un matériau et modifiez un paramètre… beaucoup de choses changent, », a déclaré Demler. « Avec cette simulation, nous avons le contrôle total des paramètres. Nous pouvons donc réellement comprendre ce qui aide et ce qui supprime la supraconductivité. » Crédit :Rose Lincoln/photographe du personnel de Harvard
Les chercheurs ont créé un réseau à l'aide de lasers, puis ont piégé des atomes de lithium-6 dans ses puits. Ils ont ensuite ajouté une nouvelle fonctionnalité pour refroidir le système en entourant le réseau d'autres atomes qui servaient de liquide de refroidissement. Pour surmonter les problèmes de densité, ils ont développé ce qu'ils décrivent comme un "microscope fermionique" pour suivre des points sur le réseau. Après avoir rempli le réseau d'atomes, le groupe rapporte que l'ensemble du schéma s'est comporté comme un isolant antiferromagnétique. Ils suggèrent que leur création pourrait être utilisée pour étudier une grande variété de problèmes de physique, et éventuellement pour aider à la recherche d'un supraconducteur à haute température.
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