回旋轨道纽结与可调场量子霍尔效应

从半经典观点看，电子等带电粒子在外磁场中闭合回旋轨道的玻尔-索末菲量子化导致离散朗道能级和一系列迷人的量子霍尔现象。此处，我们考虑源于不同起源的拓扑非平庸物理，其中回旋轨道具有如三叶结般的非平庸纽结结构。我们提出一种具有 slab 几何的外尔半金属情景，其相对表面的费米弧可互不干涉地交叉，并与体态外尔节点共同形成纽结，在外磁场中则产生相应的手性朗道能级。我们提供微观晶格模型来实现具有三叶结这一非传统几何的回旋轨道，并研究相应的量子振荡。有趣的是，不同于传统的环形回旋轨道，三叶结具有自穿套特性，使沿回旋轨道的磁场线可贡献总 Berry 相位，从而改变每一量子化能级所对应的外磁场。回旋轨道纽结为三维空间中非平庸纽结理论及其后续物理后果提供了舞台。