1808
Магнітні атоми всередині металу можуть поводитися так, що електричний опір матеріалу за низьких температур не зменшується, як можна було б очікувати, а починає зростати. Це явище називають ефектом Кондо. Фізики знають про нього багато десятиліть, але його точний опис для складних реальних речовин і досі вимагав надзвичайно важких обчислень.
Що вдалося з’ясувати
Команда дослідників із Каліфорнійського технологічного інституту та Єльського університету повідомила про метод, який дозволяє суттєво точніше відтворювати квантові процеси, відповідальні за ефект. Для окремих систем автори отримали результати приблизно у сто разів точніші, ніж деякі попередні теоретичні підходи.
Річ у тім, що електрони в металі не завжди можна описати як незалежні частинки. Якщо в речовині є локалізований магнітний момент домішкового атома, електрони провідності взаємодіють із ним колективно. За достатньо низької температури така взаємодія формує особливий квантовий стан, що впливає на електричні властивості матеріалу.
Що це означає
Звичайні наближені методи погано працюють, коли потрібно одночасно врахувати багато взаємодій частинок. Тому дослідники намагаються будувати розрахунки «з перших принципів», виходячи з фундаментальних законів квантової механіки. Нові алгоритмічні прийоми здатні краще відтворювати цю складну багаточастинкову поведінку.
Важливо, що результати перевіряли не лише на комп’ютері. Їх порівнювали з лабораторними вимірюваннями, які дають змогу оцінити, наскільки реалістично модель описує фізичну систему. Саме поєднання обчислювальної точності й експериментальної перевірки робить метод перспективним.
Подібні інструменти можуть допомогти вивчати матеріали з незвичайними магнітними й електронними властивостями та вдосконалювати пошук нових надпровідників. Водночас це ще не означає, що створено надпровідник, який працює за кімнатної температури. Наразі головне досягнення — точніша мова для опису квантової поведінки реальних речовин.
