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3D 活性向列相错配线表现为 Majorana 准粒子

软凝聚态物质 2024-02-27 v1

摘要

准粒子是凝聚态物理中具有重要作用的低能激发。一个引人入胜的例子是 Majorana 费米子,这是一种与其反粒子相同的准粒子。尽管它们与中微子振荡和拓扑超导性有关,但其实验实现仍然稀缺。在此,我们提出了一种纯经典的 Majorana 费米子实现形式,即活性向列相中的 3 维错配线。需要活性来克服与这些激发相关的弹性成本,以便它们能在稳态中出现。我们结合拓扑学和模拟表明,受限条件下的活性向列相会在其内部自发产生带拓扑荷的错配线和环,类似于具有有限动量的 Majorana 准粒子。在细长通道内,我们发现了类似于 Kitaev 链的现象学:类 Majorana 的局域激发出现在表面附近,而非局域的跨系统螺旋错配线可能沿中心产生。在无受限的活性湍流中,类 Majorana 的带电环极其罕见,这表明边界对于产生这些准粒子至关重要,正如在量子凝聚态物质中一样。我们建议,3 维活性错配线可用于在比传统考虑大得多的尺度上探测 Majorana 旋量的物理,从而可能促进对其动力学的实验观测。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.16149,
  title  = {3D active nematic disclinations behave as Majorana quasiparticles},
  author = {Louise C. Head and Giuseppe Negro and Livio N. Carenza and Ryan R. Keogh and Giuseppe Gonnella and Alexander Morozov and Enzo Orlandini and Tyler N. Shendruk and Adriano Tiribocchi and Davide Marenduzzo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.16149},
  year   = {2024}
}

备注

10 pages, 6 figures