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港大聯同外國名學府 解開「怪金屬」之謎

時間:2020-10-19 04:23:33來源:大公報

  【大公報訊】物理學中,不能通過「費米液體理論」解釋的金屬被稱為「怪金屬」,而「怪金屬」疑團在歷經大半個世紀之後,被成員包括港大物理學系教授的國際研究團隊初步解開。該研究獲得香港特區研資局、科技部重點研發計劃等機構資助,研究結果已於國際權威學術期刊《量子材料》(Npj Quantum Materials)發表。

  港大表示,「費米液體理論」成功描述了金、銀、銅、鐵等簡單金屬在低溫下的行為。例如當溫度改變時,金屬的電阻、比熱容量等等性質均與溫度呈代數關係,例如電阻和溫度呈平方正比關係,而熱容量和溫度則呈正比關係等。但20世紀後下半葉發現的許多「怪金屬」均超出該理論,被科學界稱為「非費米液體」。對於「非費米液體」的研究理論已存在多年,但由於相關問題誤差無法估計,不能獲得確定的結果。

  由港大物理學系副教授孟子楊、美國明尼蘇達大學Avraham KLEIN博士與Andrey CHUBUKOV教授、美國密歇根大學孫鍇副教授、加州大學聖地亞哥分校許霄琰博士組成的國際研究團隊,在設計出「鐵磁量子金屬」模型並運用大規模量子蒙特卡洛模擬的計算方法後,意識到在之前的數值計算中未能明確地看到「非費米液體」的特點,是因為未扣除在計算中所引入的溫度漲落,令計算結果造成誤差。

  最終,研究團隊推算出相關應被扣除的因素,對算式的影響程度,並在扣除該因素後分析出「非費米液體」的金屬屬性。

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