最近發表在《自然物理學》的一篇論文報告了一個非常有趣的現象，就是在一種叫做YbRh2Si2的重費米子化合物中，當溫度降低到接近一個量子相變點時，電子的動力學會變得非常緩慢，就像它們在消失一樣。這種現象被稱為費米子的臨界減速，它是一個新穎的量子效應，與我們通常所熟悉的玻色子的臨界減速有很大的不同。

為了理解這個現象，我們需要先了解什么是重費米子和量子相變。重費米子是一種由兩種不同類型的電子組成的復合準粒子，一種是自由運動的電子，另一種是被束縛在晶格中的電子。這兩種電子之間存在著一個叫做Kondo效應的相互作用，它會使得自由電子和局域電子之間形成一個量子糾纏態，從而產生一個有效質量很大的重費米子。重費米子有一個特征溫度叫做Kondo溫度，它表示了Kondo效應的強度。當溫度低于TK時，重費米子就會表現出一種叫做重費米液體的相態，它類似于普通金屬中的費米液體，但是具有更強的關聯效應和更大的比熱容。(www.Ws46.com)

量子相變是一種發生在接近絕對零度時的相變，它不是由溫度引起的，而是由其他參數如壓力、磁場或化學成分等引起的。在量子相變點附近，系統會出現一些奇異的行為，比如非常規超導或反鐵磁序等。在重費米液體中，也可能發生量子相變，導致重費米子消失或轉變為其他類型的準粒子。這種量子相變被稱為重費米子崩潰，它是一種新型的費米型量子相變，與傳統的玻色型量子相變有本質上的區別。

YbRh2Si2就是一種具有重費米液體和量子相變性質的化合物。它在零磁場下有一個反鐵磁序相變點T_N≈70 mK，在這個溫度以下，Yb原子上的局域電子會形成一個反鐵磁序。當施加一個小的磁場時，T_N會被抑制到零，并且出現一個量子臨界點，在這個點上反鐵磁序和重費米液體兩個相態具有相同的能量。在量子臨界點附近，系統會表現出一些異常的性質，比如比例系數α和γ分別隨著溫度和磁場呈現出對數發散的行為，這意味著系統的電阻和比熱容會變得非常大。

這些性質都是由于量子漲落引起的，但是具體的機制還不是很清楚。有一種可能的解釋是，重費米子在量子臨界點附近會發生崩潰，從而導致系統的動力學變得非常緩慢。為了檢驗這個假設，作者使用了一種叫做太赫茲時域光譜的技術，它可以測量系統在太赫茲頻率范圍內的介電函數和電導率。通過這種方法，他們可以直接探測重費米子的光譜權重和激發速率，從而揭示出重費米子的動力學性質。

他們發現，在重費米液體相中，隨著溫度降低，重費米子的光譜權重先增加到一個峰值，然后下降到量子臨界點，并且在量子臨界點以下出現一個對數上升的行為。同時，重費米子的激發速率也隨著溫度降低而對數上升，表明系統越來越難以回到平衡態。這些結果與一個雙帶重費米液體理論相一致，該理論認為，在量子臨界點附近，重費米子會分裂為兩種類型的準粒子，一種是自由電子，另一種是局域電子。這兩種準粒子之間的相互作用會導致重費米子的崩潰和臨界減速。

這篇論文的主要貢獻是，它首次觀測到了費米子的臨界減速現象，并且提出了一個合理的理論模型來解釋它。這個現象不僅揭示了重費米液體和量子相變之間的深刻聯系，而且也為研究其他類型的費米型量子相變提供了一個新的視角。作者們認為，通過測量重費米子崩潰的臨界指數，可以將不同的費米型量子相變進行分類，類似于熱力學相變中的普適類。這是一個有待進一步探索的有趣領域。