Новости науки |
22.04.03 cond-mat за 24-29 марта 2003 года: избранные статьи |
По-русски: Что ответственно за подавление двумерной
сверхпроводимости в магнитном поле переход
сверхпроводник-изолятор или квантовые поправки к проводимости?
В магнитном поле сверхпроводимость разрушается:
вначале понижается температура перехода в сверхпроводящее состояние и
размывается переход, при достаточно сильных полях переход в
сверхпроводящее состояние исчезает, при еще больших полях (допустим,
больше B*)
сопротивление начинает расти с понижением температуры, а это
характерно для изолятора. Одна из главных интересных особенностей при
поле выше B* dR/dB отрицательно (негативное
магнетосопротивление).
На объяснение поведения материала (в особенности отрицательного
магнетосопротивления) претендуют две теории:
По-русски: Орбитальное запутывание и нарушение неравенств Белла в
мезоскопических проводниках
По-русски: Интерферометр Маха-Цендера для электронов
Авторы уже немало знамениты построением разных электронных
интерферометров. Но в старых работах в основном применялся
простой интерферометр Ааронова-Бома (см. рис.2). Он не работает в сильном
магнитном поле, которое характерно для условий квантового эффекта
Холла, т.к. ток в этих
случаях норовит течь в каналах по краям образца, а значит состояния не
интерферируют. В новой схеме же эти краевые токи и используются в
плечах интерферометра (рис.1(b)).
По-русски: Постоянный ток в кольцах из углеродных нанотрубок
Недавно эксперементаторы научились делать кольца из углеродных
нанотрубок, о чем в Nature написали даже несколько статей см.
По-русски: Кулоновская щель, кулоновская блокада и активационная
энергия во фрустрированных массивах квантовых точек
В этой системе изучается плотность состояний, распределение порога
кулоновской блокады и закон изменения сопротивления под порогом
кулоновской блокады при конечной температуре. Все это считается
численно, на суперкомпьютерах, а потом сравнивается с экспериментами и
общими соображениями.
Для плотности состояний показано, что вблизи энергии Ферми образуется мягкая кулоновская щель
(т.е. плотность состояний вблизи энергии Ферми уменьшается, в общем
даже экспоненциальна мала). Поведение плотности состояний в щели
хорошо описывается моделью Шкловского и Эфроса (см. объяснение
в online лекциях В.Ф. Гантмахера). Следует только учитывать отличие закона взаимодействия от кулоновского.
Теперь про порог кулоновской блокады. При нулевой температуре и
маленьком напряжении ток через систему не течет, все из-за оной
блокады. Ток появляется только после некоторого порогового напряжения.
Это напряжение зависит, вообще говоря, от реализации распределения заряженных
примесей. Оказывается, что зависимость от реализации беспорядка в
одномерных системах сильная, а в двумерных системах слабая.
Наконец, сопротивление под порогом при ненулевой температуре
пропорционально exp(-U/kT), как и должно быть для прыжковой
проводимости. Получено распределение энергии активации U.
По-русски: Перколяция, морфогенез и динамика Бюргерса при
формировании кровеносных сосудов
Достаточно простая и частично решаемая, но интересная
задача формирование сети кровеносных сосудов. Это явление
легко воспроизводится в in vitro эксперименте: некоторое количество
клеток сосудистой ткани, помещенных на желатиновую подложку через некоторое время
расползаются по подложке и образуют сеть. Точнее, могут образовывать,
а могут и не образовывать в зависимости от концентрации исходных
клеток и размеров подложки, т.е. в системе есть "фазовый переход",
точнее перколяционный переход.
Авторы статьи выписывают уравнения для переползания клеток. Основное
предположение в этом уравнении: направление переползания определяется
градиентом концентрации некоего химического фактора, который
выделяется самими клетками и распадается через некоторое
время. Полученное уравнение напоминает уравнение Бюргерса, к-рое
встречается в теории турбулентности (говорят что оно же важно для
описания распределения массы во Вселенной, весьма надеюсь, что
астрономы мне не дадут соврать).
Уравнение решается численно, результаты сравниваются с
экспериментом. Кроме того, вычисляются критические индексы для
вероятности перколяции, плотности сети и т.п. Вычисляется также
фрактальная размерность получившейся сети.
Правда, я не могу понять, надеюсь биологи меня просветят: в сосудистой
сети образованой по таким законам должны встречаться изолированые
кластеры, т.е. ни к чему не присоединенные сосуды. Неужто в настоящих
животных так бывает?
По-русски: Физика хроматина
В общем, статья больше про биологию, чем про физику. В некоторых
случаях физика используется как метод исследования. Например, на малых
масштабах можно выяснить устройство хромосомы с помощью
рентгеноструктурного анализа, и это неинтересная физика. На больших
масштабах структура хромосомы исследована гораздо меньше, здесь можно
использовать разную новую и интересную физическую технику. Например, можно
растягивать хромосому с помощью микроманипулятора(как в атомном
силовом микроскопе) и исследовать силу реакции. Для интерпретации этих
данных нужна теория заряженных молекул в растворах.
Еще один кусок физики может помочь объяснить доступность всей ДНК при
плотной упаковке. Вроде показано, что для этого важны тепловые
флуктуации, к-рые приводят к распутыванию фрагментов ДНК.
По-русски: Эффект Казимира и смачивание поверхности смесью
изотопов гелия вблизи критической точки
Авторы обозреваемой экспериментальной статьи находят, что это
утверждение не выполняется для границы раздела сверхтекучей и обычной
фазы в смеси изотопов гелия, т.е. краевой угол остается конечным
вплоть до точки фазового перехода. Авторы обвиняют в этом эффект
Казимира, который препятствует образованию толстой пленки сверхтекучей
фазы вблизи стенки.
По-русски: Вспоминая о сверхтекучем гелии
По-русски: Зависимость от параметра спектральной статистики в унитарных
ансамблях случайных матриц: от функций распределения до корреляторов уровней
Обычно с помощью теории случайных матриц вычисляются корреляторы
уровней энергии для одного и того же гамильтониана.
Но часто интересен
не столько сам спектр, сколько его изменение при измененении внешних
параметров гамильтониана. В статье приведен способ вычислений
корреляторов между уровнями энергии разных гамильтонианов,
отличающихся на фиксированную матрицу, причем для весьма интересных типов
этой фиксированной матрицы. Практическое приложение, которое имеется в
виду: измерение влияния локализованного возмущения квантовой
точки на ее спектр. Пример локализованного возмущения игла STM.
По-русски: Процессы "реакция-диффузия" и их связь с интегрируемыми
квантовыми спиновыми цепочками
Для всех случаев, когда флуктуации существенны оказывается полезно
записать уравнение диффузии формально как уравнение Шредингера во
мнимом времени. Реакции сделают гамильтониан этого уравнения неэрмитовым.
Однако спектр этого неэрмитова гамильтониана оказывается таким же, как
и у моделей вроде спинов на решетке. В частности, в одномерном случае
все сводится к Гейзенберговским спиновым цепочкам, которые точно
решаются подстановкой Бете.
В статье автор обозревает методику перехода от реакции-диффузии к
спиновым цепочкам, классифицирует модели и т.д. По правде говоря
статья довольно сильно алгебраизована и бурбакизована, хотя может быть
без этого и нельзя.
По-русски: Метод ренорм-группы с матрицей плотности: обзор метода и его применений
Метод используется для численного вычисления основного состояния системы с
большим числом квантовомеханических частиц. Естественно, это очень
трудная задача: число состояний, которое надо учитывать при наивном
подходе растет экспоненциально с увеличением числа частиц. Чтобы
обойти эту трудность, придумали хитрость: система разбивается на блоки из
небольшого количества частиц, для этих блоков точно диагонализуется
гамильтониан, а затем строится новый гамильтониан на большем масштабе,
в этом новом гамильтониане в качестве элементарных кирпичиков
используются уже не исходные частицы, а блоки, полученные на
предыдущем этапе. При этом для каждого блока оставляют только состояния,
наиболее близкие к основному.
Эта схема - простейший вариант применения метода ренормгруппы для
численного счета системы многих частиц. Точнее, используется идеология
метода ренормгруппы, в понимании Вильсона-Каданова (гамильтониан на
больших масштабах есть перенормированный гамильтониан на меньших
масштабах).
Трудность простейшего метода - слишком плохой учет граничных условий в
гамильтонианах блоков. В результате отбираются не самые хорошие
состояния блоков. Для обхода этой трудности используется еще одна
весьма красивая идея. Находится основное состояние системы
"большой блок=маленький блок+некоторое окружение". А дальше маленький
блок рассматривается как система описываемая матрицей плотности,
взаимодействующая с окружением, в точности как это делают в задачах
про квантовую декогеренцию. Выбираются такие состояния маленьких
блоков, которые дают наибольший вклад в матрицу плотности,
т.е. соответствуют ее максимальным собственным значениям.
Только эти состояния используются на следующем этапе, когда маленькие блоки
используются как кирпичики для гамильтониана следующей итерации.
В обзоре, окромя описания метода ренормгруппы с матрицей плотности,
рассматриваются многие применения метода, правда весьма кратко. Зато
в конце страшный список литературы на 10 страниц.
По-русски: Полная статистика транспорта в электрических цепях
Как правило,
говорят о статистике прошедшего заряда в мезоскопических
устройствах, т.е. вычисляется вероятность того, что через данный
контакт устройства прошло n электронов. Второй момент этого
распределения вероятностей, например, связан с дробовым шумом (shot
noise) в устройстве, сейчас эта величина неплохо измеряется
экспериментально. Экспериментаторы уже почти готовы измерять
следующие моменты распределения.
Кроме статистики прошедшего заряда могут измерять, например, импульс
переданный электронами очень маленькой проволочке (достаточно легкая
проволочка, для которой можно измерить импульс, сравнимый с импульсом
ферми для электронов проводимости, будет дрожать при пропускании через
нее тока). При этом под full
counting statistics понимают распределение импульсов, полученных
проволочкой от электронов.
В статье рассматриваются способы квантовых измерений подобного рода и
теоретический подход к ним.
|
|