kvanttikriittisyyteen

Kvanttikriittisyyteen viitataan ilmiöihin, joissa materiaali on lähellä tai saavuttaa nollalämpötilassa tapahtuvan kvanttikriittisen faasimuutoksen. Tällaisen siirtymän aiheuttaa ulkoinen kontrolliparametri, kuten paine, magneettikenttä tai kemiallinen koostumus. Kvanttikriittinen piste (QCP) on tila, jossa kaksi erilaista ground statea ovat energettisesti tasapainossa, ja kvanttifluktioiden vaikutukset hallitsevat järjestelmän ground statea sekä sen ympärillä tapahtuvaa termodynaamista käyttäytymistä.

QCP:n ympärillä ilmiöt noudattavat erityisiä skaaloja sekä tilassa että ajassa. Kun lämpötila nousee, järjestelmä siirtyy kvanttikriittisen alueen kautta klassisempaan käyttäytymiseen, ja ominaisuudet riippuvat universaaleista eksponenteista, kuten spatiaalisen ulottuvuuden ja dynaamisen eksponentin. Teoreettisessa kuvauksessa käytetään renormalisaatioteorioita; Hertz–Millisin teoria on keskeinen viite, mutta kokeellinen materiaali voi poiketa näistä prediktioista fermionien ja vuorovaikutusten vuoksi.

Kvanttikriittisyyden ilmentymiä on havaittu monissa materiaaleissa. Esimerkkejä ovat raskaasti fermioneisia yhdisteitä CeCu6−xAux ja YbRh2Si2 sekä korkean Tc:n epäjatkuvuudet kuten cuprate- ja rautapohjaiset epäjatkuvuudet. Näissä järjestelmissä voidaan nähdä ei-Fermi-nestemäistä käyttäytymistä, poikkeavaa sähkönjohtavuutta ja epätyypillistä lämpökapasiteetin lämpötilariippuvuutta sekä magneettista herkkyyttä.

Kvanttikriittisyys on aktiivinen tutkimusalue, joka valaisee sekä perustavaa tiedettä että mahdollisia sovelluksia, kuten epäjatkuvuuksien ja superkonduktiivisten tilojen mekanismeja. Kehittyvät kokeelliset menetelmät ja kehittyneet teoreettiset mallit pyrkivät selkeyttämään, missä määrin Hertz–Millisin kuvaus pätee ja miten systeemin fermionitasapaino vaikuttaa kriittisiin eksponentteihin.