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期刊文章浏览系列之Physical Review Letters，搜集国人重点工作，聚焦PRL选手研究领域，供初入物理科研的老师同学了解前沿动态，找到自己科研的那道光。
栏目介绍
Physical Review Letters Vol. 132, Iss. 12
（如果需要上述全部文章链接，请在公众号里发送PRL132.12给我们）
玻色液体-顾威团队
本期PRL选手是上海交通大学的顾威。他本科毕业于台湾淡江大学，博士毕业于美国田纳西大学诺克斯维尔分校，后在美国加州大学戴维斯分校和美国布鲁克海文国家实验室工作过，2003年起担任纽约州立大学石溪分校客座教授，2016年受聘于上海交通大学致远教授。2018年，顾威教授被任命为李政道物理研究所副所长。他的主要研究领域是真实材料中的凝聚态物理理论与计算，主要贡献集中在强关联物质及其激发、高温超导中的非常规理论、无序杂质的物理效应、拓扑绝缘态的解析特性、量子多体问题的计算与方法发展等领域。他迄今为止已发表论文 200 多篇，其中很大一部分发表在 PNAS、Nature Physics、Phys. Rev. X 和 Phys. Rev. Lett(32篇) 等知名期刊上，年均被引近500次。
顾威的关键词之一是玻色液体。相比于玻色液体，一般我们更熟悉的是费米液体。在泡利不相容原理影响下，传统固体材料的物理性质几乎都可以由电子的费米液体行来描述，遵从费米-狄拉克统计的准粒子在原子核所组成的晶格中流动並对外在的扰动做出响应。然而，30年前发现的非传统超导材料却在几乎所有的物理性质上都呈现出“非费米液体”行为。
人们一开始是在铜酸盐材料中发现了“非费米液体”行为，这些材料最著名的特性是高温超导性，另外即使在高于超导临界温度的温度下，铜酸盐的表现也与其他金属不同，随着温度升高他们的电阻会严格线性增加。而在普通金属中，电阻只会增加到一定程度，在高温下保持恒定，这是典型费米液体理论的行为; 当金属中流动的电子撞击金属振动的原子结构时，就会产生电阻，而费米液体理论设定了电子散射的最大速率，因此电阻不会一直增加。这类铜酸盐材料因为和普通金属有着截然不同的性质被称为奇异金属。
库珀对流经孔状奇异金属示意图（图片来自网络）
奇异金属不遵循费米液体规则，他们有着随温度线性增长的低温电阻率、无上限的的高温电阻率、光电导中的无结构连续谱、随温度变化的霍尔系数以及强烈相位涨落的超导等等，都反映出这些材料在低能下处于一种与费米液体截然不同的量子多体态。由此顾威团队提出的一种“新兴玻色液体”理论，并将其应用于描述这类材料的电子结构。常规的BCS超导体中，由紧束缚电子库珀对形成的玻色子是电路中的载流子，在“新兴玻色液体”理论中，考虑了电子被紧束缚对构成的玻色液体散射带来的效应，从结果上看这个模型可以很好的解释费米液体无法解释的奇异金属的行为。
自从1937年在低温液氦中发现超流现象以来，超流因其无阻抗的完美流动量子行为引起了科学界的广泛关注。对于这种不受现实世界中各种混沌因素影响的完美流体，目前科学的理解是其受到了量子力学里“相干性”和“玻色爱因斯坦统计”这两个基本特性的保护。这表示超流现象似乎在低温下是无法避免的。
因此，当几十年前实验观测到一些原本应该是完美、没有阻抗的流体出现类似金属阻抗的表象时，学术界感到十分惊讶与困惑，人们不能理解这些粒子是如何规避超流现象而呈现出金属性的输运行为的，通常认为要在均匀纯净的系统中破坏超流现象是不可能的。
几何阻挫抑制相干性示意图（图片来自原文）
顾威团队提出了一个关于如何实现一个稳定的量子玻色金属相的普适理论。他们指出，晶格的几何结构可以造成物质波之间完美的相消干涉，从而阻碍形成相干超流所不可或缺的协作。一旦缺少了量子相干性的保护，这种流动便无法免疫于一般金属中常见阻抗的影响。他们找到了一个巧妙的方法，利用几何阻挫把超流需要的量子相干限制在低维度，从而首次在理论上实现了均匀玻色金属相。该成果在2021年以题目Geometric frustration produces long-sought Bose metal phase of quantum matter发表在PNAS上。
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