Останніми місяцями стали часто траплятися статті, у яких ідеї з теорії суперструн і квантової гравітації раптом знаходять застосування й у «звичайній» фізиці. Відправною точкою тут є ідея голографічної дуальності в теорії суперструн та її конкретна реалізація — відповідність AdS/CFT. Спочатку цю відповідність вивчали лише в суто математичному аспекті, але кілька років тому раптом усвідомили, що цю ідею можна використовувати й для вивчення теорії сильних взаємодій у режимі сильного зв’язку, де звичайні методи не працюють. Цей напрям досліджень отримав умовну назву AdS/QCD.
Строго кажучи, для КХД такої відповідності немає, але існує суперсиметрична теорія, досить близька до КХД, для якої все це працює. Обчисливши щось для цієї теорії, можна далі сподіватися, що й у реальній КХД ситуація буде подібною. Приклад таких результатів див. у популярній замітці «Плавление атомных ядер происходит в два этапа?». А тепер голографічну дуальність почали застосовувати до задач фізики конденсованих середовищ.
Фізики з Іллінойського університету показали, як чорні діри можна використовувати для моделювання поведінки електронів, що взаємодіють, у незвичайних надпровідниках. «У контексті дослідження це проблема високотемпературної надпровідності», каже доктор Філліпс, який очолює команду дослідників. « Нині одна з найсерйозніших нерозв’язаних проблем у фізиці — це походження надпровідності, процесу, у якому провідник має нульовий опір». Це дослідження опублікували 1 березня в інтернет-виданні «Physical Review Letters». На відміну від старих надпровідників, матеріалом яких був винятково метал, нові починали своє життя як ізолятори.
У мідно-оксидних матеріалах, що перебувають в ізоляційному стані, є великий простір для переміщення електронів, яке не можна назвати електричним струмом. Такий стан речовини, відомий як діелектрик Мотта, уперше відкритий сером Невіллом Моттом, виникає через сильне взаємне відштовхування електронів.
І хоча щодо багатьох аспектів такого стану речовини вчені дійшли згоди, частина фізики діелектриків Мотта залишається нерозв’язаною, оскільки просто не існує точного розв’язку цієї проблеми, безпосередньо пов’язаної з мідно-оксидними матеріалами. У відомій багатьом теорії струн розвиваються теоретичні моделі, які прагнуть описати відомі фундаментальні сили природи, зокрема силу тяжіння та її взаємодію з матерією.Чотирнадцять років тому теоретик Хуан Малдасена припустив, що деякі квантові системи із сильною взаємодією можна моделювати за допомогою класичної гравітації у просторі-часі зі сталою від’ємною кривиною. Заряди в такій квантовій моделі замінено на чорні діри у викривленому просторі-часі, що поєднує геометрію простору-часу з квантовою механікою.
Оскільки проблема Мотта є прикладом частинок, що сильно взаємодіють, Філліпс із колегами поставили запитання «Чи можна розробити теорію гравітації, яка імітує ізолятор Мотта?». Дослідники побудували модель електронів, що рухаються у викривленому просторі-часі, за допомогою чорної діри, яка в нормальному стані має дві разючі риси;
- Наявність бар’єра для руху електрона в стані Мотта;
- Режим дивного металу, у якому електричний опір має лінійну залежність, на відміну від квадратичної залежності, властивої звичайним металам.
Результати цього дослідження показують дивовижні речі: межа простору-часу, що складається із зарядженої чорної діри та електронів, які слабко взаємодіють, є бар’єром для електронів у стані Мотта. Ця робота вперше розв’язує проблему Мотта у двовимірній системі для високотемпературних провідників. Дослідження підтримали Міністерство енергетики США та Центр надпровідності «Emergent».
Список літератури:
- 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 розглядається інша конструкція, подібна до нерелятивістської квантової механіки, — дискретне квантування на світловому конусі.
- Adams, Balasubramanian, McGreevy, arXiv:0807.1111, "Hot Spacetimes for Cold Atoms" — вивчаються критичні явища.
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):