원제 : A new phase for the Fermi–Hubbard model
부제 : Observing antiferromagnetic order in a lattice of ultracold atoms is a sign of even more exciting experiments to come.
(Ultracold 원자 격자안의 반자성 order를 관측하는 것은 굉장히 흥미있는 일이다. 라고 하네요.)
반자성 order가 뭔지 모르겠음.
원문 : http://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.1.20170619a/full/
저자 : Johanna L. Miller
번역 : 구글이 하고 내가 쫌 수정 (잘 모르는 내용인데, 구글이 똥으로 번역하니, 참으로 읽고 고치기도 힘드네요. 내용 좀 엉망이긴 한데 그래도 참고할만은 할꺼에요~)
양자역학적 입자가 한꺼번에 상호 작용할 때 이상하고 신비한 일이 일어납니다. 예를 들어, 특정 세라믹의 전자는 100K를 훨씬 상회하는 온도에서 초전도 상태에 들어갑니다. 30 년 동안의 연구에도 불구하고 고온 초전도의 메커니즘은 알려지지 않았습니다.
Hubbard 모델은 이질적인 다체(many-body) 물리현상을 이해하려는 가장 기본적인 것만 남긴 이론 시스템입니다. 모델 자체는 간단합니다. 양자 입자는 격자의 마디 사이를 건너 뛰고 동일한 마디의 다른 입자와의 상호작용만 고려 합니다. 도핑 (본질적으로 입자 수와 마디 수의 차이)과 온도가 변화 할 때, 스핀 - 1/2 페르미온은 허바드 모델에서 고온초전도체로서 동일한 모든 위상을 갖는 것으로 생각됩니다.
Fermi-Hubbard 모델은 쉽게 해설 할 수 있지만, 수치 적으로도 가장 간단한 경우를 제외하고는 거의 풀 수 없습니다. 그래서 실험 물라학자들은 특수한 물리적 시스템 구축으로 모델을 흉내 냅니다.(예 : 광학 트랩의 배열에있는 극저온 원자). 지금까지 실험은 대부분 그림의 왼쪽 상단의 Mott insulation phase에 국한되어 있었으며 enticing 초전도 단계에서 멀리 떨어져 있었습니다.
하버드 대학의 Markus Greiner와 동료들은 phase diagram 에서 미지의 영역으로 한 걸음 나아갔습니다. 격자를 과도하게 엔트로피 흡수하는 dilute reservior gas로 둘러싼 결과, 그들은 리튬 -6 원자의 페르미-허바드 시스템을 최저 12nK로 냉각시켰습니다. 그리고 양자 가스 현미경 덕분에 (see Physics Today, October 2010, page 18), 그들은 80-site, 2차원 격자의 도핑 레벨을 정확하게 측정 할 수있었습니다.
제로 도핑에서 격자냉각은 그림에서 빨간색 별로로 표시된 " long-range antiferromagnetic order" 상태로 가져올 수 있습니다. 저온 도핑된 시스템은 oder를 파괴하였습니다. Greiner와 동료들은 Phase diagram의 더 많은 것을 탐구하고 싶어하지만, 현재 발견된 단계에서도 충분히 풍부한 물리학을 더 발견 할 수 있다고 지적합니다. 특정 격자 사이트에서 원자를 제거하고 그 결과 구멍이 어떻게 움직이는지를 관찰함으로써 이론이나 실험에서 접근 할 수없는 방식으로 비평 형 동학을 연구 할 수 있습니다는 것이 한가지 예입니다.. (A. Mazurenko et al., Nature 545, 462, 2017)