磁场与非平凡和乐催化的电荷

我们描述了一种通用机制，通过该机制，处于热平衡的 Dirac 费米子系统在外磁场中获得电荷。为此，费米子应具有额外的量子数（同位旋或色荷），并应受到第二个磁场的作用以区分同位旋/色荷，同时也受到相应的同位旋化学势的作用。后者的作用也可由沿欧几里得时间方向的非平凡和乐（Polyakov 圈）扮演。电荷的积累是因为具有正同位旋的粒子与具有负同位旋的反粒子的被占据最低朗道能级的简并度不同。我们讨论了可以实现这种现象的两个物理系统。一个是单层石墨烯，其中同位旋与布里渊区中的两个谷相关联，而应变诱导的赝磁场对不同谷中的电荷载流子作用不同。另一个是高温 QCD，其中相关的非阿贝尔场构型（兼具非零色磁场和非平凡 Polyakov 圈）可实现为量热子（calorons）——有限温度下 Yang-Mills 方程的拓扑解。我们对量热子场构型上感应的电荷进行了数值研究。我们认为，由于和乐的涨落，外磁场倾向于抑制夸克 - 胶子等离子体中的电荷涨落，并估计了这种效应对非对心重离子碰撞的重要性。