Пирс Коулман - Piers Coleman

Пирс Коулман
Пирс Коулман 2018.jpg
Родившийся (1958-02-13) 13 февраля 1958 г. (62 года)
Cheltenham, Великобритания
ОбразованиеCheltenham Grammar School, дневная
Альма-матерКембриджский университет
Университет Принстона
ИзвестенРабский бозон, квантовая критичность, Тяжелый фермион сверхпроводимость[1]
Научная карьера
ПоляТеория конденсированного состояния
УчрежденияУниверситет Рутгерса,
Ройал Холлоуэй, Лондонский университет
ДокторантФилип В. Андерсон

Пирс Коулман родился в Великобритании физик-теоретик, работающие в области теоретических физика конденсированного состояния.[2] Коулман - профессор физики в Университет Рутгерса в Нью-Джерси и в Ройал Холлоуэй, Лондонский университет.

Образование и карьера

Коулман вырос в Cheltenham, Англия, где он присутствовал Cheltenham Grammar School, дневная, окончил в 1976 году. Он закончил бакалавриат в Тринити-колледж, Кембридж, преследуя Туры по естественным наукам и Математика Tripos часть III под руководством Гилберт Лонзарих. В 1980 году он получил премию Procter Award Университет Принстона где он учился Теоретическая физика конденсированного состояния с Филип Уоррен Андерсон. Современники в программе аспирантуры Принстона по физике включали Габриэль Котляр, Джумрун Вафа, Натан Мхирвольд и Дженнифер Чейес. Он получил стипендию младшего научного сотрудника Тринити-колледж, Кембридж, который он держал с 1983 по 1988 год. Он был докторантом в Кавли Институт теоретической физики Санта Барбара с 1984–1986 гг. Он поступил на факультет в Университет Рутгерса в 1987 г. С 2010 г. он также занимал должность кафедры теоретической физики конденсированных сред Лондонского университета в Ройал Холлоуэй, Лондонский университет. В 2011 году Пирс Коулман заменил Дэвид Пайнс как директор Институт сложной адаптивной материи.

Исследование

Коулман известен своими работами, связанными с сильно коррелированный электрон систем, и в частности, изучение магнетизм, сверхпроводимость и топологические изоляторы. Он является автором популярного текста «Введение в физику многих тел».

В начале своей карьеры в Университет Принстона Коулман работал над проблемой колебаний валентности твердых тел. В 1960-е годы физик Джон Хаббард представил математический оператор, «Оператор Хаббарда»[3] для описания ограниченных флуктуаций валентности между двумя зарядовыми состояниями иона. В 1983 году Коулман изобрел Рабский бозон формулировка операторов Хаббарда,[4] который включает факторизацию оператора Хаббарда на канонический фермион и бозон . Использование канонических фермионов позволило рассматривать операторы Хаббарда в рамках теоретико-полевого подхода:[5] позволяя первые среднеполевые решения проблемы тяжелых фермионов. В рабский бозон подход с тех пор широко применялся к сильно коррелированным электронным системам и оказался полезным при разработке теория резонансной валентной связи (RVB) высокотемпературной сверхпроводимости[6][7] и понимание тяжелый фермион соединения.[8]

В Rutgers он заинтересовался взаимодействием магнетизма с сильными электронными корреляциями. С Натан Андрей он адаптировал теория резонансной валентной связи высокотемпературной сверхпроводимости[6] к сверхпроводимость с тяжелыми фермионами.[9] В 1990 г. Анатолий Ларкин и Преми Чандра, они исследовали влияние тепловых и нулевых магнитных флуктуаций на двумерные фрустрированные магниты Гейзенберга.[10] Согласно общепринятому мнению, из-за Теорема Мермина-Вагнера, двумерные магниты Гейзенберга не могут развить какую-либо форму дальний заказ. Чандра, Коулман и Ларкин продемонстрировали, что разочарование может привести к конечной температуре Я пою фазовый переход в полосатое состояние с дальним спин-нематическим порядком. В настоящее время известно, что такой порядок развивается при высоких температурах. сверхпроводники на основе железа.[11]

Работая с Алексеем Цвеликом, Коулман выполнил некоторые из самых ранних применений майорановских фермионов к проблемам конденсированных сред. В 1992 году Коулман, Миранда и Цвелик изучили применение майорановского представления спинов. к решетке Кондо, показывая, что если локальные моменты дробятся как майорановские, а не дираковские фермионы, то в результате основное состояние является сверхпроводником с нечетной частотой.[12][13] Работаю с Эндрю Шофилд и Алексей Цвелик, позже они разработали модель, объясняющую необычные магниторезистивные свойства высокотемпературных сверхпроводников в их нормальном состоянии, в котором электроны дробятся на майорановские фермионы.[14]

В конце 1990-х Колман заинтересовался разложением Ферми жидкость поведение в Квантовая критическая точка. Работаю с Габриэль Эппли и Гильбертом фон Лонейзоном, они продемонстрировали установленное наличие локальных квантовых критических флуктуаций в квантовом критическом металле CeCu6-хAuИкс, идентифицированный как следствие выхода из строя Кондо эффект что сопровождает развитие магнетизма.[15] Это привело к предсказанию, что поверхность Ферми будет изменяться скачкообразно в квантовой критической точке,[16] результат, позже обнаруженный в настроенной по полю квантовой критичности в материале YbRh2Si2[17] и в настроенной давлением квантовой критичности в материале CeRhIn5.[18]

После открытия топологические изоляторы, Коулман заинтересовался, может ли топологическая изоляция существовать в материалах с сильной корреляцией. В 2008 году команда Максима Дзеро, Кая Сана и Виктор Галицкий и Пирс Коулман предсказали, что класс Кондо изоляторы может развить топологическое основное состояние, предлагая гексаборид самария (SmB6) как топологический изолятор Кондо.[19] Наблюдение за развитием устойчивых проводящих поверхностных состояний в SmB6 согласуется с этим ранним предсказанием.[20][21]

Среди известных бывших студентов-исследователей и докторантов его группы: Ян Ричи,[22] Эдуардо Миранда,[23] Эндрю Шофилд, Максим Дзеро,[24] Андрей Невидомский[25] и Ребекка Флинт [26]

Личная жизнь

Пирс Коулман замужем за американским физиком-теоретиком. Премала Чандра и у них есть два сына. Он старший брат музыканта и композитора. Джаз Коулман.[27]

Научная деятельность

Вместе со своим младшим братом Джаз, Коулман работал над веб-сайтом о концертах и ​​физике. Музыка кванта. В концерте есть произведения, написанные Джаз Коулман, основанный на таких темах из физики, как квантовая критичность, возникновение и нарушение симметрии. Они поставили спектакли Музыка кванта на Вифлеемская часовня в Прага и в Колумбийский университет в Нью-Йорк.[27] Он также снял короткий документальный фильм о появлении с Полом Чайкиным в рамках серии фильмов Анненберга «Физика в 21 веке».[28]

Награды и отличия

Коулман был награжден Sloan Fellowship в 1988 году. В 2002 году он был избран членом Американское физическое общество «За новаторские подходы к теории сильно коррелированных электронных систем».[29] В 2018 году избран в правление Аспенский центр физики. Его исследования поддерживаются Национальным научным фондом, отделом теории материалов, и министерством энергетики, отделом фундаментальных энергетических наук.

Книги

  • Коулман, Пирс (2015). Введение в физику многих тел. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521864886.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Профиль автора для Пирса Коулмана". Физика - Пирс Коулман. Американское физическое общество. Получено 31 января 2011.
  2. ^ «Квантово-механический триплет может привести к сверхпроводимости при высоких температурах». Азонано. AZNanotechnology. 2008-07-22. Получено 31 января 2011.
  3. ^ Хаббард, Дж. (1964). «Электронные корреляции в узких энергетических зонах. II. Вырожденный зонный случай». Труды Лондонского королевского общества. Серия А. Математические и физические науки.. 277 (1369): 237–259. Bibcode:1964RSPSA.277..237H. Дои:10.1098 / rspa.1964.0019. S2CID  122573530.
  4. ^ Коулман, Пирс (1984). «Новый подход к проблеме смешанной валентности». Физический обзор B. 29 (6): 3035–3044. Bibcode:1984PhRvB..29.3035C. Дои:10.1103 / PhysRevB.29.3035.
  5. ^ Читать, N .; Ньюнс, Д. М. (1983). «Новый функциональный интегральный формализм для вырожденной модели Андерсона». Журнал физики C: Физика твердого тела. 16 (29): L1055 – L1060. Bibcode:1983JPhC ... 16.1055R. Дои:10.1088/0022-3719/16/29/007.
  6. ^ а б Андерсон, П. У .; Баскаран, Г .; Zou, Z .; Сюй, Т. (1987). «Резонансно-валентная теория фазовых переходов и сверхпроводимости в соединениях на основе La2CuO4». Письма с физическими проверками. 58 (26): 2790–2793. Bibcode:1987ПхРвЛ..58.2790А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.58.2790. PMID  10034850.
  7. ^ Котляр, Габриэль; Лю, Цзялинь (1988). «Суперобменный механизм и d-волновая сверхпроводимость». Физический обзор B. 38 (7): 5142–5145. Bibcode:1988ПхРвБ..38.5142К. Дои:10.1103 / PhysRevB.38.5142. PMID  9946940.
  8. ^ Миллис, А. Дж .; Ли, П. А. (1986). «Разложение с большим орбитальным вырождением для решеточной модели Андерсона». Физический обзор B. 35 (7): 3394–3414. Дои:10.1103 / PhysRevB.35.3394. PMID  9941843.
  9. ^ Coleman, P .; Андрей, Н. (1989). «Кондо-стабилизированные спиновые жидкости и сверхпроводимость с тяжелыми фермионами». Журнал физики: конденсированное вещество. Институт физики. 1 (26): 4057–4080. Bibcode:1989JPCM .... 1,4057C. Дои:10.1088/0953-8984/1/26/003.
  10. ^ Chandra, P .; Coleman, P .; Ларкин, А. И. (1990). «Переход Изинга в разочарованных моделях Гейзенберга». Письма с физическими проверками. 64 (1): 88–91. Bibcode:1990ПхРвЛ..64 ... 88С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.64.88. PMID  10041280.
  11. ^ Сюй, Ченке; Мюллер, Маркус; Сачдев, Субир (2008). «Изинговый и спиновый порядки в сверхпроводниках на основе железа». Физический обзор B. 79 (2): 020501 (R). arXiv:0804.4293. Bibcode:2008PhRvB..78b0501X. Дои:10.1103 / PhysRevB.78.020501. S2CID  6815720.
  12. ^ Coleman, P .; Миранда, Э .; Цвелик, А. (1993). «Возможная реализация спаривания нечетных частот в соединениях с тяжелыми фермионами». Письма с физическими проверками. 70 (19): 2960–2963. arXiv:cond-mat / 9302018. Bibcode:1993ПхРвЛ..70.2960С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.70.2960. PMID  10053697. S2CID  17236854.
  13. ^ Coleman, P .; Миранда, Э .; Цвелик, А. (1994). «Нечетно-частотное спаривание в решетке Кондо». Физический обзор B. 49 (13): 8955–8982. arXiv:cond-mat / 9305017. Bibcode:1994ПхРвБ..49.8955С. Дои:10.1103 / PhysRevB.49.8955. PMID  10009677. S2CID  16281393.
  14. ^ Coleman, P .; Schofield, A.J .; Цвелик, А. М. (1996). «Феноменологическое уравнение переноса купратных металлов». Письма с физическими проверками. 76 (8): 1324–1327. arXiv:cond-mat / 9602001. Bibcode:1996ПхРвЛ..76.1324С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.76.1324. PMID  10061692. S2CID  44549797.
  15. ^ Schröder, A .; Aeppli, G .; Coldea, R .; Адамс, М .; Stockert, O .; Löhneysen, H.v .; Bucher, E .; Рамазашвили, Р .; Коулман, П. (2000). «Возникновение антиферромагнетизма в тяжелых фермионных металлах». Природа. 407 (6802): 351–355. arXiv:cond-mat / 0011002. Bibcode:2000Натура.407..351С. Дои:10.1038/35030039. PMID  11014185. S2CID  4414169.
  16. ^ Coleman, P .; Pépin, C .; Си Цимиао; Рамазашвили, Р. (2001). «Как ферми-жидкости становятся тяжелыми и умирают?». Журнал физики: конденсированное вещество. 13 (35): R723 – R738. arXiv:cond-mat / 0105006. Дои:10.1088/0953-8984/13/35/202. S2CID  15940806.
  17. ^ Paschen, S .; Lühmann, T .; Wirth, S .; Gegenwart, P .; Trovarelli, O .; Geibel, C .; Стеглич, Ф .; Coleman, P .; Si, Q. (2004). «Эволюция эффекта Холла в квантовой критической точке с тяжелыми фермионами». Природа. 432 (7019): 881–885. arXiv:cond-mat / 0411074. Bibcode:2004Натура.432..881П. Дои:10.1038 / природа03129. PMID  15602556. S2CID  4415212.
  18. ^ Шишидо, Хироаки; Сеттай, Рикио; Харима, Хисатомо; Онуки, Йошичика (2005). «Резкое изменение поверхности Ферми при критическом давлении в CeRhIn 5: исследование dHvA под давлением». Журнал Физического общества Японии. 74 (4): 1103–1106. Bibcode:2005JPSJ ... 74.1103S. Дои:10.1143 / JPSJ.74.1103.
  19. ^ Дзеро, Максим; Солнце, Кай; Галицкий Виктор; Коулман, Пирс (2010). «Топологические изоляторы Кондо». Письма с физическими проверками. 104 (10): 106408. arXiv:0912.3750. Bibcode:2010PhRvL.104j6408D. Дои:10.1103 / PhysRevLett.104.106408. PMID  20366446. S2CID  119270507.
  20. ^ Райх, Эжени Самуэль (2012). «Поверхность надежд на экзотический изолятор». Природа. 492 (7428): 165. Bibcode:2012Натура.492..165S. Дои:10.1038 / 492165a. PMID  23235853.
  21. ^ Вулховер, Натали. "Парадоксальный кристалл сбивает с толку физиков". Журнал Quanta.
  22. ^ «Ян Ричи - Королевская инженерная академия».
  23. ^ https://sites.ifi.unicamp.br/emiranda/en/
  24. ^ "Максим Дзеро | Физика | Кентский государственный университет".
  25. ^ "An9 | Физика и астрономия | Университет Райса".
  26. ^ https://flint.public.iastate.edu
  27. ^ а б Томлин, Сара (2 сентября 2004 г.). «Братья по искусству». Природа. 431 (7004): 14–16. Дои:10.1038 / 431014a. PMID  15343304. S2CID  4379887.
  28. ^ Коулман, Пирс; Чайкин, Пол (2010). «Эмерджентное поведение в квантовой материи». Анненбургский ученик.
  29. ^ Стипендиаты APS, 1995-настоящее время, Американское физическое общество. Доступ 21 июля 2011 г.

внешняя ссылка