Investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich, la Universidad Rutgers y la Universidad Nacional de Seúl han propuesto un nuevo mecanismo que podría explicar el comportamiento intrínseco de los metales extraños, un estado de la materia que desafía las nociones convencionales sobre la conductividad eléctrica. Su estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, se centra en los puntos cuánticos críticos, que son umbrales que marcan la transición de los materiales entre diferentes fases electrónicas a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Uno de estos puntos críticos es el conocido como punto crítico de ruptura de Kondo, que indica el colapso del efecto Kondo, un fenómeno cuántico relacionado con la localización de momentos magnéticos en metales. Comprender este punto crítico es fundamental para desentrañar las propiedades exóticas que exhiben ciertos materiales en condiciones extremas.
Nuevo enfoque teórico sobre la crítica cuántica
El equipo de investigación se propuso estudiar la escala dinámica asociada con el punto crítico de ruptura de Kondo, utilizando un marco teórico que describe los materiales de fermiones pesados conocido como el modelo de Anderson periódico. Andreas Gleis, autor principal del estudio, destacó que el objetivo inicial era explorar la criticidad cuántica de los fermiones pesados con métodos computacionales de última generación que permiten resolver dinámicas a energías mucho más bajas que las estudiadas anteriormente.
Los investigadores descubrieron que algunas fluctuaciones en estos materiales decaen a una tasa Planckiana lenta cuando se encuentran en la región crítica gobernada por los puntos críticos cuánticos. Este hallazgo es significativo, ya que sugiere que la respuesta óptica inusual observada en muchos metales extraños es una propiedad intrínseca de su estado, en lugar de ser el resultado de la dinámica de electrones individuales, como se postulaba en la hipótesis del «líquido de Fermi marginal».
El estudio también sugiere que el punto crítico de ruptura de Kondo considerado en su investigación es un punto fijo de metal extraño intrínseco, es decir, libre de desorden. Las predicciones teóricas de los investigadores se alinean con las mediciones de conductividad óptica obtenidas en experimentos con compuestos de fermiones pesados como YbRh2Si2 y CeCoIn5.
El mecanismo propuesto por el equipo está arraigado en la dispersión crítica de corto alcance, lo que implica interacciones electrón-electrón fuertes y locales observadas cerca de un punto crítico cuántico. Este descubrimiento abre la puerta a futuras investigaciones sobre las condiciones precisas bajo las cuales pueden surgir estos metales extraños y su relación con fenómenos como la superconductividad no convencional.
En las próximas investigaciones, los científicos planean profundizar en las propiedades de este nuevo estado de metal extraño, preguntándose qué tipo de interacciones son necesarias y en qué régimen de parámetros pueden esperarse, así como su posible aparición en otros sistemas fuertemente correlacionados, como los superconductores cupratos.
