多极拓扑场论：连接高阶拓扑绝缘体与分形子
强关联电子
2021-06-23 v1 介观与纳米尺度物理
高能物理 - 理论
摘要
最近提出的两类新拓扑相，即分形子(fractons)与高阶拓扑绝缘体(HOTIs)，至少具有表面上的相似性。针对这些相的大量提案呼唤一种普适场论描述，以捕捉其关键特征物理现象。本工作中，我们构建了拓扑多极响应理论，捕捉某些分形子类与高阶拓扑绝缘体类的本质特征。引人注目的是，我们发现尽管对称性结构不同，某些分形子类与 HOTIs 可通过其本质相同的拓扑响应理论相联系。更确切地说，我们提出了一个拓扑四极响应理论，描述一个二维对称富集分形子相以及一个相关的具有强相互作用的玻色四极 HOTI。此类拓扑四极项封装了受保护的角态电荷模式，并且对于 HOTI 预测了具有分数偶极矩的异常边缘。在三维中，我们提出了一个具有量子化系数的偶极 Chern-Simons 理论，作为具有手性铰链电流的第二阶 HOTIs 与一个相关分形子相响应的描述。该理论正确预测了铰链上的手性电流与表面上的异常偶极电流。我们将这些结果推广到更高维度，揭示了一族多极 Chern-Simons 项及相关的 -项作用量，它们可通过 Chern-Simons 理论的降维或扩维得到。
引用
@article{arxiv.1909.05868,
title = {Multipolar Topological Field Theories: Bridging Higher Order Topological Insulators and Fractons},
author = {Yizhi You and F. J. Burnell and Taylor L. Hughes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.05868},
year = {2021}
}