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屏蔽磁化等离子体中的相空间拓扑与谱流

介观与纳米尺度物理 2026-02-13 v1 等离子体物理

摘要

连续介质中的拓扑波现象从根本上受到无界谱和缺乏紧致布里渊区的挑战,这阻碍了传统的体-界面表述。我们基于具有正定度量的伪厄米形式,为屏蔽磁化等离子体建立了一个统一的相空间框架,从而实现了对体生成子的广义薛定谔描述和Weyl符号分析。我们证明,体符号具有作为Berry-Chern单极子的孤立能带简并点,包括一个拓扑电荷为+2+2的高阶自旋-1简并点,该简并点在对称性破缺下通常会分裂为两个自旋-12\tfrac{1}{2}的Weyl点。为了表征这种非紧致环境中的拓扑,我们引入了一个与体谱的有限实频率条带相关联的条带-间隙Chern数,将能带Chern拓扑扩展到连续系统。该不变量支配着由磁场空间变化引起的界面模的谱流,并在相空间符号层面建立了体-界面对应关系。通过求解界面本征值问题,我们证明了穿过条带间隙的净谱流由所包围的单极子电荷决定。我们进一步证明,只要存在有限的条带间隙且没有例外点进入其中,这种对应关系在碰撞阻尼下仍然成立。我们的结果为超越紧致能带和理想化厄米环境下的连续介质中的拓扑波输运提供了一个系统的相空间框架。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.11763,
  title  = {Phase-Space Topology and Spectral Flow in Screened Magnetized Plasmas},
  author = {Xianhao Rao and Adil Yolbarsop and Hong Li and Wandong Liu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.11763},
  year   = {2026}
}