元素钆中的狄拉克磁振子、节线与节面

我们利用非弹性中子散射研究了元素钆（Gd）的磁激发，表明 Gd 是一种狄拉克磁振子材料，在 $K$ 点具有节线，在半整数 $\ell$ 处具有节面。我们发现绕 $K$ 点狄拉克磁振子锥的各向异性强度分布，这被解释为指示了 Berry 相物理。利用线性自旋波理论计算，我们证明了节线具有非平庸的 Berry 相和拓扑表面模式。我们还从螺旋轴对称性的角度讨论了节面的起源，并引入了一个拓扑不变量来表征其存在及对散射强度的影响。这些结果共同表明了一种高度非平庸的拓扑，这对于六角密堆积铁磁体是普遍存在的。我们讨论了对其他此类系统的潜在影响。