Pairing and superconductivity in a spin-charge gauge approach to HTS cuprates

Questa tesi riguarda diversi aspetti della superconduttività nei cuprati drogati con lacune trattati con una variante del formalismo di "slave-particle", lo "spin charge gauge approach". Si assume il modello t - J in due dimensioni per descrivere i piani CuO2 e si utilizza l'approccio di gauge "slave particle" con separazione di spin e carica, riscrivendo le lacune in termini di una eccitazione fermionica carica ma priva di spin (l'holone) ed una neutra con spin 1/2 (lo spinone) accoppiate dal campo di gauge. In tale ambito si studia l'effetto della formazione di coppie incoerenti di holoni nella fase normale. Si mostra come si possa tenere conto dell'effetto di quaste coppie tramite un peso spettrale per gli holoni fortemente dipendente dalla direzione che sopprime i modi a partire dalle direzioni antinodali. Si mostra poi come alla formazione di queste coppie sia imputabile, al decrescere della temperatura, sia la deviazione dalla linearità della resistività che la deviazione dal valore costante del Knight shift (per il modello con secondi vicini t-t'-J). Tali risultati sono ottenuti tramite una funzione di Green che appare naturalmente nel formalismo ed interpola analiticamente tra un comportamento di tipo liquido di Fermi ed uno superconduttivo d-wave al decrescere della temperatura. Infine si studiano le eccitazioni magnetiche nella fase superconduttiva, che compare quando, diminuendo la temperatura, sia le coppie di holoni che le coppie di singoletto (RVB) di spinoni condensano. Si mostra come, assumendo un meccanismo di attrazione locale tra spinoni, sia possibile estendere al magnone la dispersione trovata in precedenza per gli spinoni che, in prossimità del vettore antiferromagnetico, è caratterizzata da due rami, uno crescente ed uno decrescente. La dispersione per i magnoni è direttamente comparabile con i dati sperimentali sulle eccitazioni magnetiche (il cosidetto "hourglass"). Si congettura che il meccanismo di attrazione tra spinoni possa essere originato dal sottogruppo Z2 del gruppo U(1) di gauge "slave-particle" che rimane non rotto nella fase superconduttiva.