最大带电 Weyl 点的发现

高能物理中假想的 Weyl 粒子已在三维晶体中作为两重简并 Weyl 点附近的集体准粒子激发被发现。此类动量空间 Weyl 粒子携带量子化手性电荷，可通过计数从相应 Weyl 点发出的费米弧数目来测量。已知合并单位电荷 Weyl 粒子可产生具有更多电荷的新粒子。然而，仅直到最近才意识到存在上限——两重 Weyl 点所能容纳的最大电荷数为四——且仅在无自旋轨道耦合的晶体中可实现。在此，我们报道了在三维光子晶体中此类最大带电 Weyl 点的实验实现。四个电荷支撑四重螺旋面费米弧，在表面布里渊区中形成两个不可收缩环的空前拓扑。该螺旋面费米弧还展现出长期追求的可居于任意动量的 II 型范霍夫奇点。该发现揭示了超越晶体中常规拓扑粒子的一种最大带电 Weyl 粒子。