Los sistemas de fermiones pesados, en el contexto de la física de la materia condensada, son materiales que tienen electrones cuya masa efectiva es descomunal, a veces hasta 1000 veces la masa de electrones libres. La mayoría de los materiales de fermiones pesados contienen átomos de landtánidos o actínidos cuyos electrones f y el magnetismo que contribuyen son componentes clave del estado de fermiones pesados [1]. Los fermiones pesados son interesantes científicamente por varias razones:
- Algunos materiales de fermiones pesados se convierten en superconductores a baja temperatura. Aunque los Tc son bastante bajos (generalmente <1K), estos Tc son en realidad bastante altos en relación con la temperatura de Fermi, por lo que son materiales de 'alta Tc' según algunas métricas (ver: Respuesta de Inna Vishik a la superconductividad de alta temperatura: lo que constituye un alto ¿temperatura?). La razón por la cual los fermiones pesados se convierten en superconductores aún se debate. Los superconductores de fermiones pesados también tienen conexiones importantes con familias de superconductores no convencionales, por ejemplo, la proximidad de la superconductividad a una fase antiferromagnética (ver también: ¿La respuesta de Inna Vishik a ¿Cómo se relaciona el antiferromagnetismo con la superconductividad?), Y está ampliamente aceptado que los conocimientos sobre estos los materiales se pueden aplicar a superconductores de alta temperatura de manera más general.
- Destacan las fases electrónicas emergentes que pueden surgir cuando el magnetismo y las correlaciones electrónicas pueden ir a la ciudad en varias combinaciones. Un modelo para comprender por qué los electrones en estos materiales son tan pesados es el modelo de red de Kondo, en el que los giros de electrones f se tratan como una red de impurezas de Kondo (en comparación con el efecto Kondo de impureza única habitual) incrustado en un mar de itinerantes. electrones Si el magnetismo pierde su itinerancia, el sistema se convierte en un metal con una gran masa de electrones.
- Tienen una gran cantidad de fenómenos wtf que han dejado perplejos o sorprendidos a los científicos durante décadas. Un ejemplo es la fase de “orden oculto” en URu2Si2, en la que se observa una transición de fase obvia en calor específico, pero la naturaleza de la simetría rota aún no se ha resuelto [2]. Otros ejemplos incluyen las fases superconductoras que emergen de los ferromagnetos (no se supone que esto suceda; ver: la respuesta de Inna Vishik a ¿Pueden coexistir la superconductividad y el ferromagnetismo en un material?) Y las transiciones de fase de un parámetro de orden superconductor a otro [3].
Notas al pie
[1] electrones en el borde del magnetismo
- ¿Qué tan probable es que la investigación de materia oscura y energía sea un callejón sin salida causado por errores en nuestra comprensión actual de la astrofísica?
- A nivel de la teoría del campo cuántico, ¿cómo funciona la dispersión elástica de la luz?
- ¿Por qué la teoría de cuerdas se volvió más controvertida que otras teorías que explican la naturaleza de todo?
- ¿Es el método de Monte Carlo 'hit and miss' aplicable a distribuciones no uniformes?
- ¿Es posible el espacio-tiempo no lineal?
[2] Comportamiento de orden oculto en URu2Si2 (Una revisión crítica del estado del orden oculto en 2014)
[3] https://journals.aps.org/rmp/pdf…
