球形轴异质材料中的费米鲍克悖论

我们表明，靠近球形拓扑绝缘体的小型带电探针会导致后者围绕由球心与外部电荷位置定义的对称轴旋转。当电荷到球心的距离发生变化时，发生这种现象。该现象源于诱导的静电场，属于拓扑绝缘体电磁响应所基于的轴异度 electrodynamics 的结果。假设带电探针可视为点电荷 $q=Ne$，其中 $N$ 为正整数，$e$ 为基本电荷，则可得旋转频率为 $\omega=(N\alpha)^2\Upsilon(\epsilon,d/a)/I$，其中 $I$ 为转动惯量，$\alpha$ 为细结构常数，函数 $\Upsilon$ 依赖于介电常数 $\epsilon$ 和电荷距离球心相对距离 $d/a$。由于点电荷还会在表面诱导出 Hall 电流，我们还计算了其相关的角动量。这使我们能够推导出作为函数的表面电子速度 $a/d$ 的精确表达式。