Черные дыры могут помочь дать математические описание в теории сверхпроводимости
В последние месяцы стали часто попадаться на глаза статьи, в которых идеи из теории суперструн и квантовой гравитации вдруг находят применение и к "обычной" физике. Отправной точкой тут является идея голографической дуальности в теории суперструн и ее конкретная реализация -- AdS/CFT соответствие. Вначале это соответствие изучали только в чисто математическом аспекте, но несколько лет назад вдруг осознали, что есть эту идею можно использовать и для изучения теории сильных взаимодействий в режиме сильной связи, где обычные методы не работают. Это направление исследований получило условное название AdS/QCD.
Строго говоря, для КХД такого соответствия нет, но существует суперсимметричная теория, довольно близкая к КХД, для которой все это работает. Вычислив что-то для этой теории, можно дальше надеяться, что и в реальной КХД ситуация будет похожей. Пример таких результатов см. в популярной заметке Плавление атомных ядер происходит в два этапа?А теперь вот начали применять голографическую дуальность для задач из физики конденсированных сред.
Физики из университета Иллинойса показали, как черные дыры, могут быть использованы для моделирования поведения взаимодействующих электронов, в необычных сверхпроводниках. «В контексте исследования, это проблема высокотемпературной сверхпроводимости», говорит доктор Филипс, возглавляющий команду исследователей. « На сегодняшний день одна из самых серьезных нерешенных проблем в физике, это происхождение сверхпроводимости, процесса, в котором проводник, обладает нулевым сопротивлением».Это исследование было опубликовано 1 марта, в интернет издании «Physical Review Letters». В отличие от старых сверхпроводников, материал которых составлял исключительно металл, новые начинали свою жизнь, в качестве изоляторов.
В медно-оксидных материалах, находящихся в изоляционном состоянии, есть большое пространство, для передвижения электронов, которое нельзя назвать электрическим током. Такое состояние вещества, известное как диэлектрик Мотта, впервые открытое сэром Невиллом Моттом, возникает из-за сильного взаимного отталкивания электронов, друг от друга.
И хотя многое в таком состоянии вещества согласовано учеными, часть физики диэлектриков Мотта, остается нерешенной, поскольку просто не существует точного решения этой проблемы, имеющей непосредственное отношение, к медно-оксидным материалам. В известной многим теории струн, развиваются теоретические модели, которые стремятся описать известные фундаментальные силы природы, в том числе силу тяжести и ее взаимодействие с материей.Четырнадцать лет назад, теоретик Хуан Малдасены предположил, что некоторые сильно взаимодействующие квантовые системы, могут быть смоделированы с помощью классической гравитации в пространстве-времени, с постоянной отрицательной кривой. Заряды в такой квантовой модели, заменены на черные дыры в искривленном пространстве времени, тем самым соединяя геометрию пространства-времени, с квантовой механикой.
Поскольку проблема Мотта, является примером сильно взаимодействующих частиц, Филлипс со своими коллегами задались вопросом «Можно ли разработать теорию гравитации, которая имитирует изолятор Мотта?». Исследователи построили модель для электронов, движущихся в искривленном пространстве времени, с помощью черной дыры, которая в нормальном состоянии, имеет две поразительных черты;
- Наличие барьера для движения электрона в состоянии Мотта;
- Странный режим металлов, в котором сила электрического сопротивления, представляется в виде линейной зависимости, в отличие от квадратичной зависимости, которой обладают стандартные металлы.
Результаты этого исследования, показывают удивительные вещи, граница пространства-времени, состоящая из заряженной черной дыры и слабо взаимодействующих электронов, представляют собой барьер для электронов, находящихся в состоянии Мотта. Эта работа, впервые решает проблему Мотта, в двумерной системе, для высокотемпературных проводников. Это исследование было поддержано Министерством Энергетики США и Цетром сверхпроводимости «Emergent».
Список литературы:
- Mohammad Edalati, Robert G. Leigh, and Philip W. Phillips. Dynamically Generated Mott Gap from Holography. Phys. Rev. Lett., Volume 106, Issue 9;
- Mohammad Edalati, Robert Leigh, Ka Lo, Philip Phillips. Dynamical gap and cupratelike physics from holography. Physical Review D, 2011; 83 (4);
- Herzog, Rangamani, Ross, arXiv:0807.1099, "Heating up Galilean holography";
- Maldacena, Martelli, Tachikawa, arXiv:0807.1100, "Comments on string theory backgrounds with non-relativistic conformal symmetry" -- тут рассматривается иная конструкция, похожая на нерелятивистскую квантовую механику -- дискретное квантование на световом конусе.
- Adams, Balasubramanian, McGreevy, arXiv:0807.1111, "Hot Spacetimes for Cold Atoms" -- изучаются критические явления.
Нет комментариев.
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.