从粒子物理标准模型到室温超导性

拓扑介质是有能隙或无能隙的费米子系统，其性质受拓扑保护，因此对系统参数的变形具有鲁棒性且具有一般性。我们讨论了一类无能隙拓扑介质，其中包括处于对称相的标准模型量子真空，以及能谱中存在零点的凝聚态系统，这些零点形成了费米面、外尔点 (Weyl points) 和狄拉克点、狄拉克线、Khodel-Shaginyan 平带等。一些零点受拓扑保护，其特征是由格林函数表示的拓扑不变量。对于其他零点的稳定性，${\bf p}$ 空间拓扑必须辅以对称性。具有外尔点的真空作为低能涌现的有效相对论量子场的来源：手性费米子、有效规范场和标架引力 (tetrad gravity) 在外尔点附近共同涌现。伴随效应，如手性反常、电弱重子产生和手性涡旋效应，通过受对称性保护的 ${\bf p}$ 空间不变量来表达。无能隙拓扑介质表现出体 - 面和体 - 涡旋对应关系：这特别可能导致系统表面或拓扑缺陷核心处的平带。在体相、表面或位错内具有平带的材料具有奇异态密度，这对此类介质中超导转变的临界温度有至关重要的影响。虽然在所有已知超导体中，转变温度作为配对相互作用的函数呈指数抑制，但在平带中，转变温度与配对相互作用成正比，并且可以显著更高。${\bf p}$ 空间拓扑可能为我们提供寻找或人工制造室温超导体的通用方案。