拓扑表面超导体中的费米子Hopf孤子和Berry相位
强关联电子
2015-03-13 v2 超导电性
高能物理 - 理论
摘要
多体物理的一个核心主题是涌现——当多个粒子聚集在一起时会产生新的性质。特别引人入胜的是量子统计可能是一种涌现性质的想法。这首次在核物质的Skyrme模型中注意到，其中完全用玻色子序参量场表述的理论包含费米子激发。这些激发是平滑的场纹理，被认为描述了中子和质子。我们认为，当超导性使拓扑绝缘体的表面态打开能隙时，会出现类似的现象。在这里，一个平滑的纹理自然由三分量实矢量描述。两个分量描述超导性，而第三个分量捕获能带拓扑。这样的矢量场可以在三维空间中呈现“打结”的构型——Hopf纹理——它无法平滑地解开。我们在此证明Hopf纹理是一个费米子。为了描述由此产生的状态，常规的超导Landau-Ginzburg理论必须补充一个拓扑Berry相位项。当Hopf纹理是最廉价的费米子激发时，可以预测对隧穿实验有显著影响。
引用
@article{arxiv.1003.1964,
title = {Fermionic Hopf solitons and Berry's phase in topological surface superconductors},
author = {Ying Ran and Pavan Hosur and Ashvin Vishwanath},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.1964},
year = {2015}
}