Claudio Macedo
05/05/2016

Modelo de Hubbard. [1]
Modelo de Hubbard. [1]
O físico inglês John Hubbard criou em 1963 um modelo de correlações quânticas para explicar a dinâmica dos elétrons em metais de transição ferromagnéticos (ferro, cobalto e níquel). O chamado modelo de Hubbard descreve o processo de tunelamento (salto) de elétrons entre átomos vizinhos da rede [2] e a interação entre dois elétrons de spins opostos no mesmo orbital atômico [3]. Ao longo do tempo, o modelo passou a ser referência para muitos outros sistemas físicos, devido à sua aparente simplicidade matemática e à ampla gama de propriedades subjacentes aos seus parâmetros básicos [4].

A análise teórica do modelo tem sido muito complexa, os principais avanços têm ocorrido no estudo de sistemas idealizados muito simples e em procedimentos de simulação computacional. A despeito disso, o modelo de Hubbard e variantes dele, têm sido cada vez mais usados na análise de sistemas fortemente correlacionados, como, por exemplo, os supercondutores de alta temperatura crítica [4].

Experimentalmente, o modelo de Hubbard teve agora seu grande momento. Pesquisadores da Alemanha e da Inglaterra determinaram, por visualização direta da dinâmica eletrônica, as propriedades fundamentais do modelo de Hubbard em uma rede bidimensional de átomos ao longo de um amplo intervalo de temperaturas e valores dos parâmetros. No procedimento experimental, eles criaram artificialmente uma rede de 8,8 mil átomos de potássio, utilizando captura ótica por feixes de laser [3,5].

Os resultados experimentais obtidos estão consistentes com as previsões teóricas e computacionais disponíveis na rica literatura sobre o modelo de Hubbard e passam a ser a referência para futuros trabalhos de pesquisa [3,5]. [6]

[1] Crédito da imagem: Tem5psu [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hubbard_model.jpg.

[2] Rede é a denominação que se dá à estrutura ordenada de átomos em materiais. Pode-se fazer uma analogia com a distribuição de nós em rede de pesca.

[3] E Cocchi et al. Equation of State of the Two-Dimensional Hubbard Model. Physical Review Letters 116, 175301 (2016).

[4] Editorial. The Hubbard model at half a century. Nature Physics 9, 523 (2013).

[5] N Gemelke. Viewpoint: A Close Look at the Fermi-Hubbard Model. Physics 9, 44 (2016).

[6] Artigo relacionado: Supercondutividade recorde.

Como citar este artigo: Claudio Macedo. A comprovação experimental do modelo de Hubbard para a dinâmica quântica em materiais. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/05/a-comprovacao-experimental-do-modelo-de-hubbard-para-a-dinamica-quantica-em-materiais/. Publicado em 05 de maio (2016).

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