那个戴着厚底眼镜的女研究员突然深吸了一口气,眼神狂热地看着屏幕里的陈林,大声提议道:
“陈教授!既然我们现在已经掌握了这么详实的底层数据,而且碳掺杂对强关联体系的影响机制也基本清晰了……”
她顿了顿,声音因为激动而有些发颤:“我们为什么不干脆趁热打铁,就根据现有的这些数据,直接开始推演高温超导的底层机理数学模型呢?!”
这个提议一出,视频会议里瞬间安静了一秒,紧接着,爆发出了强烈的赞同声!
“我同意!现在数据手感正好!”
“对啊陈教授,咱们试一把吧!就算推不完,至少也能把大框架给搭出来!”
看着屏幕里这帮干劲冲天的年轻学者,陈林忍不住笑了起来。
看得出来,经过这么长时间的交流和数据反馈,这帮原本只相信炼丹的研究员,已经开始真真切切地相信,陈林当初在会议室里放出的那个“用数学彻底解构高温超导机理”的狂言,是真的有可能实现的!
毕竟,这么大、这么足以颠覆整个人类物理学史的成就在眼前招手,没有任何一个有追求的科研人员会不心动。
“行啊,既然大家兴致都这么高,那咱们今天就来碰碰这块硬骨头!”
陈林当然不会扫大家的兴,他毫不犹豫地答应了下来。
鼠标一点,陈林直接在视频会议的软件里共享了一块纯白色的电子白板。
“规矩和之前一样。”
陈林拿起连着电脑的电子触控笔,眼神瞬间变得无比专注!
“我来负责主导数学推演和写公式。如果推导过程中,遇到哪些需要物理学参数或者材料学微观特性来做边界支撑的地方,我卡壳了,你们就立刻用你们的专业知识给我补充上!”
“明白!”8位研究员异口同声,一个个全都坐直了身子,死死地盯着屏幕上的白板,连大气都不敢喘。
“好,那我们就开始了。”
陈林一边口中念念有词,一边手中的电子笔在白板上飞速地游走起来,一行行极其优美的数学符号开始在屏幕上显现:
“……首先,根据我们之前实验得出的材料层状结构,其低能物理的特性,主要由其中的 CuO2平面来决定。在这个 CuO2面上,铜原子形成了正方晶格,而两个最近邻的铜原子之间,存在一个氧原子。”
陈林的声音沉稳而富有节奏,笔下的速度越来越快:“从电子结构的微观层面来看,其中涉及到的电子轨道,主要是铜的 3d轨道,以及氧的 2p轨道。”
屏幕那头的研究员们连连点头,这是最基础的物理图像,陈林描述得分毫不差。
“……那么,当对这个母体材料掺杂一定浓度的空穴后,它在低温下会进入超导相。”
陈林的眼神变得锐利起来,“如果用纯粹的数学语言,结合二次量子化的表达方式,我们可以将这个过程的哈密顿量解释为——”
“唰唰唰……”
一行极其复杂的物理数学公式跃然屏上:
H=μd∑i,σdiσ†diσ+μp∑i,σpiσ†piσ−…
写完这一长串包含产生算符和湮灭算符的表达式后,陈林微微停顿了一下。
“接下来,考虑铜 3dx2−y2轨道的单带 Hubbard模型。”
陈林的眉头微微皱起,大脑在飞速计算着电子自旋的相互作用,“氧 2p轨道上掺入的空穴,会与铜 3dx2−y2轨道上的空穴,形成一个极其特殊的自旋单态的束缚态……”
“是张-莱斯单态(Zhang-Rice singlet)!”
视频那头,平头博士后立刻极其默契地大声补充道,“陈教授,这里必须引入张-莱斯单态来作为低能有效自由度!因为碳掺杂导致的晶格畸变,直接强化了这种单态的局域稳定性!”
“对!就是张-莱斯单态!”
陈林打了个响指,笔尖再次在白板上疯狂起舞,“既然确定了有效自由度,那我们就可以为它建立一个低能有效模型,也就是著名的 t-J模型!”
“根据你们给出的自旋涨落数据,这个 t-J模型的计算哈密顿量,可以精确地写成这样!”
白板上,一个堪称凝聚态物理学界“圣杯”级别的复杂公式,被陈林一气呵成地写了出来:
Ht−J=−∑⟨i,j⟩,σtijPG(ciσ†cjσ+h.c.)PG+J∑⟨i,j⟩Si⋅Sj
“漂亮!”
看着屏幕上那个完美融合了动能项(跳跃积分 t)和磁性交换能项(超交换作用 J),并且还用投影算符PG严谨地排除了双占有状态的宏大公式,地中海研究员老李激动得猛拍了一下大腿。
就这样,在陈林的【小小数学家】称号能力,以及8位顶尖物理/材料学者不断抛出的实验参数补充下,这场学术推演,如同行云流水般向前推进!
时间一分一秒地流逝。
整整两个小时过去了。
电子白板已经被密密麻麻、如同天书般的矩阵、偏微分方程和张量分析给彻底填满了,甚至连页面都往下翻了十几页。
然而,当推演进行到将 t-J模型向宏观超导相干长度进行多体格林函数映射的时候……
陈林手中飞速游走的电子笔,突然停住了。
他盯着屏幕上那几行极其复杂的非线性偏微分方程组,眉头深深地锁在了一起。
“不行,算不平了。”
陈林摇了摇头,语气中带着一丝罕见的凝重,“在这里,当我们把碳掺杂带来的微小晶格畸变作为一个微扰项引入多体格林函数时,它的重整化群方程出现了发散。边界条件互相冲突,数学逻辑在这里无法形成自洽的闭环。”
虽然陈林在材料学和应用物理的知识方面还需要其他人帮忙,但是在数学的判断上还是非常权威的,他说不行,那就是真的不行。
视频那头,8位研究员也是一阵抓耳挠腮。
“是不是我们给出的自旋耦合常数 J的误差太大了?”女研究员不确定地问道。
“或者是碳原子的占位模型有问题?它可能不是简单的替位掺杂,而是形成了某种间隙缺陷集群?”平头博士后也陷入了深深的自我怀疑。