外尔半金属中的电荷-自旋响应与集体激发

外尔半金属以非寻常的电磁响应为特征。我们给出了外尔费米子依赖频率与波矢的电荷-自旋线性响应张量所有分量的解析表达式。外尔哈密顿量的自旋-动量锁定导致电荷与纵向自旋涨落之间的耦合，而横向自旋涨落与电荷保持解耦。具有多个外尔节点的真实外尔半金属若晶体对称性足够低，可在平衡态展现此电荷-自旋耦合。若外尔半金属被驱动至具有不同外尔节点占据的非平衡稳态（例如利用手征反常），则所有外尔半金属均预期展现此耦合。基于响应张量，我们研究了相互作用外尔费米子的低能集体激发。对于局域 Hubbard 相互作用，电荷-自旋耦合导致零声色散的剧烈改变：其速度变得与相互作用强度和化学势无关，仅由费米速度给出。在长程库仑相互作用下，该耦合将等离激元模转变为自旋等离激元。对于具有多个外尔节点的真实外尔半金属，由于手征反常，集体模受平行静电场与磁场的强烈影响。特别地，在固定动量下的零声频率以及自旋等离激元的自旋内容，在其中一个外尔锥的化学势被调过外尔节点时经历尖点奇异性。我们讨论了可能提供外尔物理确凿证据的潜在实验。