各向同性 Dirac 费米子与第零 Landau 能级跃迁的异常振荡强度
材料科学
2025-12-17 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
Dirac 费米子以其线性色散和相对论性特性在凝聚态物理学中成为一种突出的准粒子类。虽然 Dirac 方程最初是在高能物理学背景下发展出来的，却为描述这些材料的电子性质提供了极佳框架，但固体中的惯性对称性往往导致偏离理想范式。特别是，三维实心中的 Dirac 费米子常表现出各向异性行为，挑战了 Dirac 方程固有的完美对称性。本文报告了在 LaAlSi 中观察到的各向同性巨型 Dirac 费米子的 Landau 能级光谱。通过对磁场演化的 Landau 能级跃迁进行量化与半经典分析，证明了在费米能级范围内存在三维巨型 Dirac 费米子。该各向同性拓扑特性、费米速度和 Dirac 质量，通过 Faraday 几何和三个 Voigt 几何之间的 magneto-infrared 响应一致性得到证明。此外，我们观察到 Dirac 费米子第零 Landau 能级跃迁的振荡强度异常大，与更高序数的跃迁相比。这一现象通过模型计算得到支持，可归因于 Dirac 费米子部分激发以及与 Weyl 海洋的共振介电耦合的综合效应。我们的工作为实现理想准粒子激发及其耦合效应提供了策略，为探索相对论物理提供了一个平台。
引用
@article{arxiv.2512.14282,
title = {Isotropic Dirac fermion and anomalous oscillator strength of zeroth Landau level transition},
author = {Zeping Shi and Wenbin Wu and Guangyi Wang and Mykhaylo Ozerov and Jian Yuan and Wei Xia and Yuhan Du and Xianghao Meng and Xiangyu Jiang and Mingsen Zhou and Yuxi Chen and Hao Shen and Yanfeng Guo and Junhao Chu and Xiang Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14282},
year = {2025}
}