AdS/CFT对应关系如何应用于凝聚态物理?

时间:2020-12-30 08:52:53   作者:
要理解为什么人们可以将AdS/CFT对应应用于凝聚态物理,首先需要理解它涉及到什么。在简要概述之后,我将进入奇怪金属这个激动人心的话题。

AdS/CFT有两个方面。一方面你有一个非常具体的理论只涉及量子场;这里没有重力。另一方面,我们有量子引力理论;这涉及到弦理论。AdS/CFT是一种在物理量背景下给出的数学工具,例如量子场和字符串。这是一个非常强大的工具因为结果表明,在对应的一边我们有一个强耦合理论,在对应的另一边我们有一个弱耦合理论。由于对应关系使两边“相等”,我们可以在两边中的任何一边进行计算。强耦合理论非常难以处理,因为它们不允许微扰扩展,使我们能够“容易地”计算一些东西,比如散射振幅。在这种情况下,我们使用对应(如果适用的话)在另一边进行计算,这是弱耦合的。因此,作为一种工具,它可以帮助我们获得关于强耦合理论的信息。

在凝聚态物理中,我们用量子场模拟了许多系统,因此在某些情况下AdS/CFT是适用的。有些系统是弱耦合的,有些是强耦合的。我们可以在不使用AdS/CFT的情况下完成前者。对于后者,我所能想到的每个强耦合系统都没有得到充分的解决。因此,在这种情况下,使用AdS/CFT通信作为工具是有意义的。所以这就回答了“如何”的部分:在凝聚态系统中,我们用特定的量子场来建模,我们可以使用对应使计算更容易,使用量子引力方面。

AdS/CFT对应关系如何应用于凝聚态物理

为了详细说明,我将提到信函使用最多的一个浓缩物质领域(据我所知,如果我错了请纠正我!)

这是奇异金属领域。这些金属构成了物质的一个新相,它们的电阻不遵循传统金属(或处于超导相的金属)的典型行为,其对温度的依赖是特殊的。物理学家认为它们很奇怪!我们还不能完全解释这种行为。从更技术的角度来看:

“更广义地说,我们可以把这种奇怪的金属看作是在没有准粒子激发的情况下量子物质状态的重要实现。我们可以粗略地把准粒子定义为具有‘可加性’的多体态的长寿命、低能量的基本激发:我们可以结合准粒子来创造指数级数量的复合激发。”

所以,这里的一个问题是,我们不能使用传统的工具,利用准粒子激励。相反,一些著名的研究人员,如Subir Sachdev(2018年Dirac奖牌获得者),使用AdS/CFT来绕过这个:

“这样的输运公式(使用AdS/CFT)并没有直接涉及费米表面或任何类型的准粒子,而是描述了费米子和玻色子的热平衡流体,它遵守所有重要的全球守恒定律。”

请记住,我不是这个领域的专家,但从我所知不多的情况来看,AdS/CFT研究奇怪金属的方法是这个主题中最有成果的方法之一,如果不是最有成果的话。

如果你仔细想想,这是非常不寻常的,我们可以应用方法直接涉及到凝聚态物理的量子引力!
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