Non–coexistance of superconductivity and ferromagnetism at mean–field level: closing the dilema?

A. A. Schmidt 1 , J. J. Rodríguez-Núñez 2
1Departamento de Matemática, UFSM, Santa Maria, RS, Brazil
2Laboratorio Supercomp, Departamento de Física, Facultad de Ciencias y Tecnología (FACYT), Universidad de Carabobo, Carabobo, Venezuela
Autor de Correspondencia: jjrn01@cantv.net

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Resumen

La publicación del trabajo por N. I. Karchev, K. B. Blagoev, K. S. Bedell y P. B. Littlewood, Phys. Rev. Lett. 86, 846 (2001) ha llevado al frente la posibilidad de la coexistencia de ferromagnetismo (∝ J) y superconductividad (∝ V ) en una banda continua (parabólica) al nivel de campo medio. Después de la publicación de este artículo clásico muchos autores se han quejado de que: (1) Las soluciones de coexistencia no existen; (2) La coexistencia sólo existe en una región estrecha de parámetros, es decir, para J/t ≈ 1.0; (3) La solución existe, pero la energía del estado donde se da la coexistencia es mayor que la energía del estado normal. Ello implica que el estado normal no es estable si se tiene esta fase combinada de superconductividad y ferromagnetismo. Aquí nosotros hemos llevado a cabo los cálculos para el modelo de Karchev y colaboradores en una red de ligazón fuerte, con J/t = 8.00, V /t = 1.00 y α 0 = 0.00 y - 0.35, donde α 0 es la integral de solapamiento entre segundos vecinos y t es la integral de solapamiento entre primeros vecinos. Hemos encontrado que la coexistencia no existe para la región de parámetros que hemos considerado, lo cual está en contradicción flagrante con los resultados del artículo de Karchev, Blagoev, Bedell y Littlewood. Nuestros resultados cierran una larga disputa sobre el problema de la coexistencia.


Palabras claves:

Non–coexistance of superconductivity and ferromagnetism at mean–field level: closing the dilema?

A. A. Schmidt 1 , J. J. Rodríguez-Núñez , 2
1Departamento de Matemática, UFSM, Santa Maria, RS, Brazil
2Laboratorio Supercomp, Departamento de Física, Facultad de Ciencias y Tecnología (FACYT), Universidad de Carabobo, Carabobo, Venezuela
Autor de Correspondencia: jjrn01@cantv.net

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Abstract

The publication of the paper by N. I. Karchev, K. B. Blagoev, K. S. Bedell and P. B. Littlewood, Phys. Rev. Lett. 86, 846 (2001) has brought to the front the coexistence of ferromagnetism (∝ J) and superconductivity (∝ V ) in a continuous (parabolic) band at the level of mean–field approach. After the publication of this classic paper many authors claim that: (1) The coexistence solutions of the above paper do not exist; (2) The coexistence exists only for a small parameter region, namely, J/t ≈ 1.0; (3) The solution exists but the energy of the coexisting state is higher than the one of the normal state. This implies that the normal state is not stable if we have this combined phase, namely, superconductivity and ferromagnetism. Here we have pursued the calculations for their model on a tight binding lattice, for J/t = 8.00, V /t = 1.00 and α 0 = 0.00 and - 0.35, with α 0 being the next nearest neighbor hopping integral and t is the nearest neighbor hopping integral. We have also found that the coexistence does not exist for the parameter space we have considered in sharp contradiction with the results of the pa- per of Karchev, Blagoev, Bedell and Littlewood. Our results settle a long time dispute on the matter.


Keywords: