哈佛大学的两名研究人员，Aavishkar a . Patel和Subir Sachdev，最近提出了一种新的普朗克金属理论，该理论可以解释量子物理学以前未知的方面。他们的论文发表在《物理评论快报》上，介绍了费米子的晶格模型，该模型描述了低温下的普朗克金属(Ta0)。
金属含有大量的电子，这些电子携带电流。当物理学家考虑金属的电阻时，他们通常认为它是由于电子散射金属中的杂质或晶格而使载流电子的流动中断或退化而产生的。
帕特尔在接受Phys.org网站采访时表示:“德鲁德在1900年提出的这幅图，给出了一个电阻方程，根据电子在连续碰撞之间自由移动的时间来计算。”“碰撞之间的这段时间间隔称为‘弛豫时间’或‘电子寿命’，在大多数常见金属中，这段时间通常足够长，足以让微观观察者将电子定义为不同的、可移动的物体，而德鲁德图的效果非常好。”
虽然柯克提出的理论被发现适用于几种金属,有其他金属表现出不同的行为,尤其是那些在高温超导体加热时产生高于其超导转变温度或当超导应用磁场抑制。在这些非常规金属,明显的弛豫时间很短,特别的普朗克常数除以玻耳兹曼常数乘以温度(例如ℏ/ (kBT))。
这种现象被称为普朗克耗散，因此这些金属被称为普朗克金属。在这些金属中观察到的较短的电子寿命表明，单个电子不再被视为定义明确的物体，这使得从数学上描述它们更具挑战性。
“真正令人惊讶的是,等各种材料不同的电子互动优势(尽管他们有强烈相互作用电子),电子的数值一生似乎非常接近完全ℏ/ (kBT),”帕特尔解释道。“这意味着有一种普遍的理论可以描述所有这些‘奇怪的金属’，但迄今为止，科学家们仍然无法理解。”
帕特尔和萨奇德夫意识到文献中的这一空白，着手开发一种精确的量子力学描述这些奇怪金属的数学方法。他们工作背后的关键假设是，电子之间的相互作用不会保持动量，而这通常发生在一个具有微观不规则性的系统中，也就是所谓的无序。
过去的研究发现，所有表现出这种“奇怪的金属行为”的材料都表现出相当程度的无序。在他们的研究中，Patel和Sachdev分别考虑了保存能量的电子和不保存能量的电子之间的相互作用。
“能量不守恒的相互作用‘重新正规化’了电子。,他们改变他们的质量),而能源保护(或“共振”)交互,我们计算的影响,导致电子的一生几乎完全ℏ/ (kBT)当我们试图表达使用柯克的电阻公式,”帕特尔说。“此外，根据实验观察，我们发现这种寿命与电子-电子相互作用的确切强度无关。”
除了为普朗克耗散提供数学上精确和可解的模型外，帕特尔和萨赫德夫提出的理论还概述了电子光谱函数中一个独特的特征，这是一个数学量，用来测量在特定能量下可用的单电子量子态的数量。有趣的是，这种特征信号可以在光发射实验中测量出来。
帕特尔解释说:“负责携带电流的电子的速度大大降低，与系统的温度成正比。”“通过观察电子光谱函数中峰值的色散，这在实验上应该是可见的。”
研究人员提出的新理论的另一个有趣的方面是，量子力学波函数中呈现的量子力学波函数与Sachdev-Ye-Kitaev模型密切相关，后者与黑洞物理学有关。如果他们的观点是正确的，他们还会提出黑洞和奇怪金属之间存在着深刻的物理联系。
“与Sachdev- ye - kitaev模型的联系突出了多粒子量子纠缠的重要性，”Sachdev说。“量子纠缠有时被称为‘鬼魅般的远距离作用’，它可能是量子理论最新颖的特征:能够创造出一种状态，在这种状态下，对一个粒子的观察可以影响所有其他粒子的状态，甚至是那些非常遥远的粒子。”我们的工作表明，萨切夫-耶-基塔耶夫模型产生的量子纠缠的味道，与奇异金属和黑洞中的量子纠缠密切相关。”
在未来，Patel和Sachdev提出的模型可能会对物理领域产生重要的影响。事实上，除了提供一个理论来解释普朗克金属的行为，他们的论文还指出了这些“不寻常”的金属和黑洞之间可能存在的联系。研究人员希望他们的研究最终能回答一些与黑洞量子理论有关的基本问题，包括霍金的信息悖论。
帕特尔说:“我们现在计划研究我们理论中所使用的电子-电子相互作用的具体可解形式是如何从研究无序电子相互作用的传统方法中产生的，或许可以通过做一些非常规的假设来证明后验的正确性。”“还有其他量子力学材料是电绝缘体(不是金属)，但它们的导热系数与金属普朗克耗散现象类似。看看我们的策略是否也能以类似的方式为他们开发出可行的理论，这将是一件有趣的事情。”
