基于即时子模型的拓扑半导体中的超对称性破缺

超对称性 (SUSY) 作为一种超越标准模型的基本对称性，已在高能物理之外的多个领域找到了重要应用。本文系统性地将具有基本 SUSY 属性的量子力学引入广泛的拓扑半导体中，其中被动力学超对称性破缺（例如通过磁场）被有效地捕获为 SUSY 势能。我们指出，通过 SUSY 势能谷中的即时子模型效应导致的动力学 SUSY 破缺，作为拓扑半导体相隧穿的底层机制，其大小与能隙成正比。该即时子模型机制提供了一种无需详细计算即可确定能隙是否开启的简单标准，即当且仅当 SUSY 势能具有偶数个零点时，才会开启有限能隙。我们的理论导致了意想不到的结果：即使是微小的磁场也能在拓扑鲁棒的 Dirac、Weyl 以及节点线半导体相中开启能隙。总体而言，揭示的 SUSY 量子力学与非均匀拓扑半导体之间的联系，可以阐明此前模糊不清的现象，为未来的研究提供指导，并为探索拓扑半导体开辟了新的道路。