Les métaux étranges sont-ils hydrodynamiques ou critiques quantiques ? – Strange

Depuis leur découverte dans les supraconducteurs à haute température critiques (HTCs) puis dans d’autres matériaux quantiques, les métaux étranges résistent à l’interprétation, et de fait appartiennent aux mystères non-résolus de la physique contemporaine. Leur étrangeté provient-elle de certaines propriétés spécifiques à ces matériaux, empêchant une application directe de la théorie du liquide de Fermi, ou bien est-elle enracinée dans les corrélations électroniques et l’absence de quasiparticules ?

Ce projet collaboratif vise à élucider la nature de leur étrangeté en exploitant leur dynamique non-conventionnelle proche et hors équilibre via le prisme de leurs excitations collectives dans le plan des fréquences complexes. Cette perspective novatrice nous permettra de les positionner au sein du continuum hydrodynamique – critique quantique. Dans les métaux hydrodynamiques, la lente diffusion de l’impulsion est responsable d’une séparation paramétrique entre les excitations collectives, et d’un pic de Drude cohérent dans la conductivité électrique. Au contraire, la température est la seule échelle dimensionnelle dans les métaux critiques quantiques, dans lesquels les observables sont fonction uniquement du rapport entre la fréquence et la température, et la conductivité est incohérente.

Résoudre ce défi complexe requiert un dialogue nourri entre expérience et théorie. Côté théorie, nous emploierons un large éventail d’outils tels que les modèles de type Sachdev-Ye-Kitaev, la dualité théorie de jauge/gravité, la théorie du transport Boltzmann et l’hydrodynamique. Pour nourrir et stimuler la théorie, nous sonderons la dépendance au désordre des métaux étranges (notamment dans les HTCs) grâce à l’irradiateur à électrons de l’Ecole Polytechnique et en mesurant leurs propriétés thermoélectriques. Le projet de 36 mois prévoit le recrutement de deux doctorants en co-supervision et d’un postdoctorant, et des séjours réguliers et réciproques en Allemagne et en France.