电磁场下物质的规范场介导的对称性破缺及其对自旋动力学的影响

当凝聚态系统受到外部电磁场作用时，物理算子的规范不变表述必须显式地包含规范场的贡献。然而，在自旋轨道耦合(SOC)的背景下，这一规范场项常被视为相对于典型局限于原子核附近的规范SOC的可忽略或仅为增量项。本文我们演示了，没有该规范场项，自旋将保持对称性受限；而当该项作用时，自旋动力学由该规范场项所主导。我们进行了实时时依赖密度泛函理论计算，以镜像、漂移和螺旋对称性为代表的案例研究自旋轨道动力学。我们展示了，当规范场项在时依赖哈密顿量中扰动规范SOC时，一个在时演化中会逐渐发展的动力学自旋态会出现，超出对称性冻结态。我们指出，对于非平衡自旋轨道动力学，SOC的规范不变表述不仅在形式上是必需的，而且在量上也是至关重要的，即使外部场很弱。