3月17日，北京師范大學郭文安教授與他的合作者在《Science》 上發(fā)表了題為《Quantum criticality with two length scales》的研究論文。作為理論物理國家重點實驗室開放課題“Bose-Hubbard 模型量子相變的數(shù)值研究”的項目負責人，郭文安教授課題組的該項研究工作得到了理論物理國家重點實驗室的大力資助， 是實驗室在合作研究方面取得的重要進展之一，該項開放課題的所內(nèi)合作者為陳曉松研究員。 4月1日， 郭文安教授應邀在理論物理所做了題為“Quantum criticality with two length scales”的Colloquium報告，詳細介紹了該項工作，并對實驗室開放課題的支持表示由衷的感謝，他說道：“當時真的特別困難，沒有申請到經(jīng)費， 實驗室開放課題的支持和實驗室計算平臺對于開展這項研究工作非常重要”。 

    該項研究工作介紹了量子相變是形成新材料的重要機制，對量子相變的研究是統(tǒng)計物理和凝聚態(tài)物理研究的前沿。通過量子力學的路徑積分表示，傳統(tǒng)的量子相變理論建立在朗道-金茲堡-威爾遜理論框架上，并取得了很大的成功。然而這樣的理論無法描述一些重要的量子相變，比如發(fā)生在兩個不同有序態(tài)之間的連續(xù)相變。為此，人們發(fā)展了去禁閉量子臨界性理論(Deconfined quantum criticality theory)，其核心是具有分數(shù)量子數(shù)的準粒子的去禁閉。這一理論不僅在統(tǒng)計物理，凝聚態(tài)理論方面有重要意義，也對人們理解夸克禁閉，演生規(guī)范場以及玻色希格斯粒子機制有重要價值。然而，大量的研究發(fā)現(xiàn),具體實現(xiàn)這一新機制的幾乎所有模型中,都存在違背基本標度律的現(xiàn)象，這導致去禁閉機制受到懷疑。郭文安教授課題組通過數(shù)值模擬直接證實了分數(shù)激發(fā)粒子的去禁閉行為，更為重要的是他們發(fā)展了新的含有兩個尺度的標度理論，并通過量子蒙特卡洛模擬，證實了這一標度理論，從而徹底解決了過往研究發(fā)現(xiàn)的標度困難。特別重要的是，這一標度理論對低溫實驗產(chǎn)生重要影響。 

    郭文安教授和合作者的發(fā)現(xiàn)可能在更多具有多尺度的強關聯(lián)系統(tǒng)中應用，甚至幫助解開高溫超導問題中標度行為的謎團。 

    原文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/early/2016/03/16/science.aad5007