Dans les ferromagnétiques quantiques critiques, le comportement des électrons est considérablement influencé par l’interaction des fluctuations quantiques et des interactions magnétiques à proximité d’un point critique quantique (QCP). Cette région marque une transition entre un état magnétiquement ordonné et un état paramagnétique, où l'ordre magnétique à longue portée disparaît en raison des effets quantiques. Voici quelques caractéristiques clés concernant le comportement des électrons dans les ferromagnétiques critiques quantiques :

Criticité quantique :

Au QCP, le système subit une transition de phase continue entraînée par des fluctuations quantiques, plutôt que par des fluctuations thermiques comme dans les phénomènes critiques classiques. Cette criticité quantique donne lieu à des propriétés électroniques et à des comportements d’échelle inhabituels.

Fluctuations du spin électronique :

Les ferromagnétiques critiques quantiques présentent de fortes fluctuations de spin en raison de la proximité de l'instabilité magnétique. Ces fluctuations de spin impliquent le retournement spontané des spins des électrons, entraînant une réduction du moment magnétique global. Les fluctuations de spin deviennent de plus en plus importantes à mesure que le système se rapproche du QCP.

Électrons itinérants :

Dans de nombreux ferromagnétiques quantiques critiques, les électrons responsables du magnétisme sont itinérants, ce qui signifie qu’ils peuvent se déplacer librement dans le matériau. Ces électrons itinérants sont fortement corrélés et interagissent les uns avec les autres via diverses interactions de mécanique quantique, telles que les interactions d'échange et la répulsion coulombienne.

Comportement des liquides non Fermi :

Le comportement des électrons dans les ferromagnétiques quantiques critiques s'écarte souvent de l'image conventionnelle du liquide de Fermi, qui décrit les électrons dans les métaux comme des quasi-particules avec des énergies et des impulsions bien définies. Au lieu de cela, les systèmes critiques quantiques présentent un comportement liquide non Fermi, où le concept de quasiparticule s'effondre et où les excitations électroniques ont des propriétés anormales.

Mise à l'échelle magnétique et universalité :

Les ferromagnétiques critiques quantiques présentent souvent un comportement d'échelle, où les propriétés physiques telles que la susceptibilité magnétique, la chaleur spécifique et la résistivité montrent des dépendances de la loi de puissance en fonction de la température ou du champ magnétique. Ces comportements d'échelle sont universels, ce qui signifie qu'ils sont indépendants des détails microscopiques et dépendent uniquement de la dimensionnalité et de la symétrie du système.

Point critique quantique :

Au QCP, l’ordre magnétique disparaît complètement et le système devient invariant à l’échelle. Cela signifie que les propriétés physiques du système sont indépendantes de l’échelle de longueur, ce qui conduit à un comportement auto-similaire. Le QCP est un point singulier où diverses fluctuations quantiques divergent, donnant lieu à des phénomènes critiques.

Phénomènes émergents :

Les ferromagnétiques critiques quantiques peuvent héberger divers phénomènes émergents, tels que la supraconductivité non conventionnelle, les liquides de spin quantique et l'ordre topologique. Ces phénomènes ne sont pas présents dans les phases ordonnées ou paramagnétiques et surviennent uniquement en raison de la nature quantique critique du système.

L'étude des électrons dans les ferromagnétiques quantiques critiques est un domaine de recherche actif en physique de la matière condensée, avec des implications pour la compréhension des phénomènes quantiques fondamentaux, des phases exotiques de la matière et du comportement des systèmes électroniques fortement corrélés.