В научном исследовании Евгения Юрьевича Старостенко проанализировано данное явление с помощью фейнмановской диаграммной проверки модели Хаббарда.

Подход ученого улавливает ключевое взаимодействие между локализацией Мотта и топологией поверхности Ферми за пределами спиновых флуктуаций слабой связи, которые могут открыть спектральную щель вблизи горячих точек.

Показано, что сильная связь и частично-дырочная асимметрия запускают совсем другой механизм: большая мнимая часть спин-фермионной вершины способствует затуханию пучностных фермионов и в то же время защищает узловые ферми-дуги (антизатухание).

Анализ естественным образом объясняет загадочные особенности наблюдаемой в экспериментах псевдощели, такие как обрезание дуг Ферми на границе антиферромагнитной зоны и второстепенную роль горячих точек.

Считается, что однозонная модель Хаббарда отражает основные физические явления купратов и никелатов.

Различные численные и теоретические подходы показывают, что эта модель демонстрирует так называемую фазу псевдощели, крайняя узловая/пучностная дихотомия поверхности Ферми (FS), где спектральный вес сосредоточен на дугах Ферми. Однако точный механизм, ответственный за псевдощель, остается одной из самых спорных тем в физике конденсированных сред.

Из общих соображений на важную роль спиновых флуктуаций естественно указывает близость к антиферромагнитной фазе. В обычной картине слабой связи вблизи горячих точек открывается спектральная щель, которая наблюдается в легированных электронами купратах.

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что для купратов, легированных дырками, это не так, вместо этого щель открывается вблизи пучностей, а реконструкция FS подтверждается квантовыми осцилляциями.

Другими особенностями, не объясняемыми спиновыми флуктуациями слабой связи, являются хорошие ферми-жидкостные свойства недодопированных купратов и признаки нарушенной симметрии обращения времени. Следовательно, рассматриваются альтернативные источники псевдощели.

Здесь мы обращаемся к физическому происхождению несоответствия между общепринятой картиной спиновых флуктуаций, с одной стороны, и экспериментами с дырочно-легированными купратами, и численными исследованиями однозонной модели Хаббарда, с другой.

В частности, мы представляем механизм сильной связи спиновых флуктуаций, ответственный за псевдощель, изображенную в верхнем левом квадранте рис. 1 .: спиновые флуктуации уменьшают время жизни квазичастиц вблизи пучностей (красный), в то время как они даже увеличивают время жизни вблизи узлов (синий).

Граница антиферромагнитной зоны (AZB, пунктир) отмечает пересечение этих противоположных режимов. Действительно, вблизи горячих точек, определяемых пересечением AZB и поверхности Ферми, механизм сильной связи не действует.

Здесь активен только обычный механизм слабой связи для спинового рассеяния. Однако его эффект слишком мал, чтобы открыть щель из-за короткой длины антиферромагнитной корреляции, составляющей менее 1 или 2 периодов решетки.

Рис. 1: Верхний левый квадрант: демпфирование (красный) и антидемпфирование (синий) на поверхности Ферми (FS). фигура 1 Правый и нижний квадранты: действительная часть невзаимодействующей функции Грина. Синий (красный) цвет указывает на корпускулярные (дырочные) состояния выше (ниже) уровня Ферми. Закрашенные символы: пучность (круг), узел (квадрат), горячая точка (ромб). Стрелки представляют антиферромагнитный волновой вектор Q.

Незакрашенные кружки ~ 1/ ξ обозначают доступные целевые состояния; красные (синие) состояния заняты (незаняты) и способствуют затуханию (антидемпфированию). Штриховыми линиями показана граница антиферромагнитной зоны (АЗЗ). По сравнению с традиционной теорией слабой связи эффективное взаимодействие между спиновыми флуктуациями и фермионами — спин-фермионная вершина Γ — играет совершенно иную роль. При слабой связи Γ вещественна, что способствует рассеянию между состояниями «на оболочке», т. е. вблизи поверхности Ферми. Это ограничение идеально выполняется для горячих точек (например, закрашенный ромб на рис. 1) , которые связаны с другими горячими точками через антиферромагнитный волновой вектор, здесь Q  = (± π , ± π ) [стрелки].

При распространении спиновых флуктуаций на корреляционную длину ξ переданный импульс может отклоняться от Q по окружности ~ 1/ ξ . Для больших ξэтот механизм слабой связи открывает брешь, начиная с горячих точек, что явно противоречит экспериментам с купратами, легированными дырками. В прошлом сообщалось, что при сильной связи и нарушении симметрии частица-дырка Γ приобретает большую мнимую часть.

Другие исследования Старостенко Евгения Юрьевича: https://polariton.ru