Rarita-Schwinger气体中的非线性量子霍尔效应

高自旋相对论性费米子材料的出现在凝聚态物理研究中成为新宠。众所周知，大质量Rarita-Schwinger 3/2-旋量具有非常奇异的性质，例如超光速费米子模式，甚至在外磁场中不稳定。由于超光速模式以及对Rarita-Schwinger气体的非平凡约束，我们阐述了(2+1)维中霍尔效应的反常性质，这些性质颠覆了众所周知的量子霍尔范式。首先，纯Rarita-Schwinger气体的霍尔电导呈阶跃状而非平台量子化，而非纯自旋-1/2狄拉克气体对填充因子的线性依赖。实际上，由于远离朗道能级中心的局域化，狄拉克气体的霍尔电导具有以$\frac{e^2}h$为单位的量子化整数平台。如果一般局域化规则适用于无序Rarita-Schwinger气体，则霍尔平台也有望出现，但它们非线性依赖于朗道能级指数。此外，存在一个临界磁场，超过该磁场更高朗道能级变得不稳定。这限制了系统的填充因子。我们还表明，有效哈密顿量的非厄米性对于量子霍尔电导的非线性并非至关重要。