高温超导体理论模型缺一环？这次也许找到了( 四 ) 9.10知识分子TheIntellectual“哈伯

在ARPES测到的谱线上，一对较强的特征峰引起了研究者们特别的关注。这对峰表示电子间的相互作用强度。峰越强，说明吸引相互作用就越强。然而，模型计算结果中，这一峰值较弱。
“哈伯德模型一算，峰是有，但是很弱，完全匹配不上。” 陈卓昱回忆当时的实验情景时说。

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沈志勋团队试验了9%-40%的掺杂浓度，并系统测量了角分辨光电子谱，观察到了代表载流子间相互作用的特征峰。他们发现当给哈伯德模型增加了一个超强的近邻吸引相互作用力后，实验结果和理论模型预言最为贴近，而且此近邻吸引力比哈伯德模型本身含有的等效近邻吸引力强度大十倍。[1]
由于这个峰的来源是电子之间吸引相互作用，陈卓昱和王耀对哈伯德模型做一点小小的更改，即额外加了一个近邻的相互吸引，重新进行理论数值模拟计算。
模型的计算量庞大，由位于伯克利的美国国家能源研究科学计算中心的超级计算机完成。
最后得到的结果是，图上显示两侧小峰代表的超强吸引力的强度约为-0.6 eV ，相当于用一伏电压给一个电子加速获得的能量的60% ，负号表示作用力形式是相互吸引的。他们认为，这一吸引力很可能来自电子和声子的相互作用。
王耀说，他们猜测声子可能可以解释这个吸引相互作用，是因为他们通过数值模拟计算，确定电声子耦合在基于实验测量已知大小的合理范围内，可以产生这么大的近邻吸引作用。
“虽然我们未排除其他可能性，但电声子耦合是目前最简单有效的解释。” 陈卓昱说。
他们认为，哈伯德模型加上这个电子间的强相互吸引力，或许可以成为解释铜氧化物超导体的完整理论模型。

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图中方块表示铜氧链晶格，箭头表示电子自旋，光球表示空穴，光球之间的火代表空穴之间的超强吸引力 | 制图：科画科技公司
“这次工作，如果证据确凿的话，相当于把之前许多矛盾的地方给解释清楚了， ” 罗会仟说。
他进一步解释道， “虽然高温超导电性普遍认为与电子-电子之间的磁性排斥相互作用密切相关，但从未完全排除电声子吸引相互作用。在准一维情况下，空穴子和自旋子的能带演化需要引入一个近邻吸引势的哈伯德模型才能解释，如果这个吸引势来自于声子的话，那么在逐步掺杂的过程中，声子介入越来越重要，和磁性相互作用一起，造就了高温超导电性。”
“实验测量出高温超导系统中的电子除了具有哈伯德模型中的排斥相互作用，还具有一个很强的近邻格点间的吸引相互作用。” 廉骉说。“这为理论研究开辟了一个新方向：也许高温超导模型本身就包含超导所需的强吸引相互作用。”
另一方面，廉骉认为，实验结果也提出了新的理论问题：这个强吸引相互作用是如何产生的？
“对这个吸引相互作用机制的研究，可能可以告诉我们高温超导（临界）温度的自然界上限，以及是否能够最终实现物理学家梦寐以求的（常压）室温超导。” 廉骉告诉《知识分子》。
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一维的结果，如何解释三维现实？
然而，一维实验得到的结果，能否推广到二维？对三维的现实有意义吗？
张富春是高温超导理论模型方面国际知名的专家，他曾提出过基于哈伯德模型的 “Zhang-Rice单态” 理论模型。他指出，一维铜氧链的研究对二维铜氧面的高温超导有启发，但是不同维度空间的铜氧结构性质会很不相同。