电子关联与多体物理
近藤效应
/ KON-doh /
通常,把金属冷却会让它导电更好:越冷,原子抖动得越少,电子流动得越畅快,于是电阻下降、最后趋于平稳。几十年来这都是一条铁律。后来实验者发现某些金属的电阻不但不趋平,反而在冷向绝对零度的过程中开始往回爬升。有某种东西在越冷时越使劲地跟电子作对——这是个不折不扣的谜。
罪魁祸首原来是寥寥几个游离的磁性原子——比如撒进金里的铁这样的杂质。每个这样的原子都带着一根小小的磁罗盘指针(也就是自旋)。在低温下,那一大群传导电子会集体把自己缠绕在这根孤零零的自旋周围、试图把它抵消掉,结成一团紧密的云。随着温度下降,这团云散射过路电子的效率越来越高,正是这一点把电阻又顶了上去。近藤淳在1964年解释了它。
它之所以重要,是因为它是多体关联的一个早期而干净的例子:单单一个杂质,竟重塑了周围无数电子的行为。要诚实地补一句:这个效应很微弱,只在低温且杂质浓度低时才显现;要是塞进太多磁性原子,它们就会开始彼此相互作用,于是另一套更丰富的物理便接管了局面。
取一根纯金丝,往里溶进一撮铁原子。把它冷下来,电阻如预期般下降,直到绝对零度以上大约十度——随后它掉头,又开始往上爬。这个小小的上翘,早在1930年代就被看到,却足足三十年没人能解释,正是近藤效应留下的指纹。
含微量铁的金,其电阻先下降,到低温处又回升——这就是近藤上翘。
近藤温度是那团屏蔽云开始形成的标度。它并不是一个尖锐的相变——没有什么东西会骤然开启。这团云是随你降温而逐渐积累起来的,正因如此电阻是平滑地上升,而不是猛地跳变。
另见