非阿贝尔流体力学与自旋 - 轨道耦合物质中的自旋流

受重离子碰撞实验的启发，我们研究了非阿贝尔系统的流体力学性质。这些问题出现在凝聚态物理中自旋轨道耦合存在下的自旋输运背景下：支配凝聚态系统中主要相对论修正的 Pauli 哈密顿量可以用 SU(2) 协变导数的语言重写，其中非阿贝尔规范场的作用由物理电磁场承担。采取与 Jackiw 及其同事类似的视角，我们表明非阿贝尔流体动力学电流可以分解为非相干的“经典”部分和需要宏观非阿贝尔量子纠缠的相干部分。因此，非阿贝尔流比熟悉的流体力学丰富得多，使我们能够在统一框架下对凝聚态物理中的各种自旋输运现象进行分类。在半导体自旋电子学中，缺乏流体力学是众所周知的，但在我们的公式中，这直接与非阿贝尔电流仅是协变守恒的事实相关。我们分析了与介观输运相关的量子力学单粒子电流，重点突出了 Aharonov-Casher 效应，其中我们证明了非阿贝尔输运结构使其比其阿贝尔对应物（即 Aharonov-Bohm 效应）脆弱得多。随后，我们关注由序参量保护的自旋流，自旋螺旋磁体和自旋超流体是其中的重要例子。令人惊喜的额外收获是，单值序参量的存在恢复了流体力学。我们展示了一种新效应：电直线电荷的捕获，这是超导体中熟悉的磁通量捕获的“固定参考系”非阿贝尔类比。