Существует особый тип металлов, которые проявляют другие свойства по сравнению с обычными металлами. Они получаются, когда высокотемпературные сверхпроводники нагревают выше температуры сверхпроводящего перехода или когда сверхпроводимость подавляется путём применения магнитного поля. Такие металлы характеризуются планковской диссипацией и называются планковскими металлами. Короткое время жизни электронов, наблюдаемое в планковских металлах, говорит о том, что отдельные электроны больше не могут рассматриваться как чётко определённые объекты, что делает их математическое описание более сложным. Исследователи Гарвардского университета разработали математически точное квантово-механическое описание этих странных металлов. Ключевым предположением, лежащим в основе их работы, было то, что взаимодействия между электронами не сохраняют импульс, и что это происходит в системе с беспорядочным расположением частиц и молекул.
В своём исследовании гарвардские учёные отдельно рассмотрели взаимодействия между электронами, которые сохраняют энергию, и электронами, которые этого не делают. В дополнение к предоставлению математически точной и разрешимой модели для диссипации Планка, теория выделяет уникальную сигнатуру в спектральной функции электрона, которая представляет собой математическую величину, измеряющую число одноэлектронных квантовых состояний. Иными словам, скорость электронов, ответственных за перенос тока, значительно замедляется до величины, пропорциональной температуре системы. Ещё один аспект новой теории, заключается в том, что представленные в ней квантово-механические волновые функции тесно связаны с функциями модели Сачдева-Йе-Китаева (SYK). Эта модель позволяет представить полноразмерную систему (например, временно-пространственное измерение чёрной дыры) в малоразмерной (временно-пространственном измерении электронов). Воссозданная модель может повторять свойства чёрной дыры (распространение квантового хаоса). Это подразумевает, что между чёрными дырами и планковскими металлами существуют глубокие физические связи. Исследователи надеются, что их работа в итоге ответит на некоторые фундаментальные вопросы, связанные с квантовыми теориями чёрных дыр, включая информационный парадокс Хокинга.
Фото: Patel Sachdev