量子臨界現象

在凝聚態物理中，磁性與電子關聯的交互作用扮演了極為重要的角色，這作用經常產生了湧現現象：包含非尋常超導性，非費米液體（non-Fermi-liquid），或者是量子臨界點。其中，磁性量子臨界點是在絕對零度下，藉由非熱能的調變參數（磁場，壓力，和化學參雜）所導致磁長程有序轉無序的二階相變。在此量子點附近所產生的量子擾動現象主宰了微觀尺度下的物理行為。實驗上，磁量子點已經在許多反鐵磁系統中被發現。尤其值得一提的，在鐵基高溫超導體與銅氧化物高溫超導體中，超導溫度最高的時候，皆已發現反鐵磁量子點的證據。這表示反鐵磁的量子擾動對於高溫超導性有相當程度的幫助。然而，兩者詳細的關聯仍待釐清。

另一方面，傳統理論上，由於費米軟模式（fermionic soft modes）的存在，磁量子點在鐵磁系統中是被預測不會發生的。在實際鐵磁系統中，常發現當居理溫度（鐵磁態-順磁態的轉變溫度）被調變至趨近於絕對零度時，連續的二階相變會變成不連續的一階相變。最近，理論物理學家Belitz, Kirkpatrick, 和 Vojta (BKV) 提出一個新理論，他們預測將無序（quenched disorder）當作調變參數，可以讓鐵磁態-順磁態的相變在居理溫度趨近於絕對零度是保持是二階相變，因此鐵磁量子點便可以存在。在真實系統中，利用BKV理論的預測來尋找具有鐵磁量子點的新材料將可以幫助了解磁量子點的全貌。在最近被發現的重費米子超導體UTe₂中，鐵磁量子點的證據已經被發現。一般而言，尋常超導性（conventional superconductivity）不會與鐵磁性同時發生在一個材料中，因為鐵磁性具有自旋三重態的基態（spin-triplet ground state），而UTe₂ 是第一個鐵磁量子點與超導性共存的系統。 這個系統的發現激起我們對於尋找具有鐵磁量子點的新材料的興趣。我們期許在新材料中將可能發現不尋常的超導特性。