从弹性自旋到声子自旋:对称性与基本关系
介观与纳米尺度物理
2023-02-23 v2 应用物理
摘要
本工作主要基于自2020年春季以来在同济大学的研究生课程讲义。我们首先重温弹性自旋与轨道角动量[Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, 9951 (2018)],但通过对弹性拉格朗日量应用Noether定理以及通过场论中的对称性论证,将其推广到更一般的各向异性系统。进而揭示了弹性能流与弹性自旋之间的基本关系。在特例中,波自旋与能流及动量的涡度密切相关。其次,我们进一步从弹性自旋出发,通过对弹性场作二次量子化来重温声子自旋[Fizika Tverdogo Tela 3, 2160 (1961)]。我们表明,所揭示的声子自旋作为一种极化弹性振动量子,一般不局限于横声子模,而是适用于一般声子模,如纵声子模、表面声子模和杂化声子模,这被视为模干涉的结果。弹性自旋与声子自旋源于场极化在时间域的局部转动,而非位移或速度在空间域的局部环流(涡度)。期望本文结果能增进对声子自旋与弹性自旋的基本理解,并推动具有多自由度的自旋声子学在混合量子传感与技术中的应用。
引用
@article{arxiv.2211.04959,
title = {From Elastic Spin to Phonon Spin: Symmetry and Fundamental Relations},
author = {Jie Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.04959},
year = {2023}
}
备注
9 pages