$\alpha$-RuCl$_3$ 中的赝标量 U(1) 自旋液体

近期一项实验报道了由面内磁场驱动的 $\alpha$-RuCl$_3$ 热导率振荡，令人联想到金属中的量子振荡。初看，这些观测与长期寻求的自旋子费米面态相符。然而引人注目的是，该实验同时报道了纵向热导率振荡与消失的热霍尔导率共存。这种热霍尔效应的缺失必然源于 $\alpha$-RuCl$_3$ 的晶体对称性。但如果体系是传统的自旋子费米面态，这些对称性也必将禁止作用于自旋子的磁场出现，与实验中量子振荡的存在截然矛盾。为调和这些观测，我们引入一类新的对称性富集“赝标量” U(1) 自旋液体，其中某些晶体对称性作为自旋子上的粒子-空穴共轭作用。相应的赝标量自旋子费米面态允许涌现的朗道量子化磁场与严格为零的热霍尔导率共存。我们通过构造 Gutzwiller 投影波函数并描述其如何自然作为 U(1) 自旋液体出现（在自旋的费米部分子表示中具有晶体对称性的独特投影对称群实现）来建立这些态的一般理论。我们提出，$\alpha$-RuCl$_3$ 中场诱导的量子无序态源自赝标量自旋子费米面态，其具有补偿的自旋子-粒子与自旋子-空穴口袋，可能位于蜂窝布里渊区的 $M$ 点附近。这些点通过关联于竞争之字形反铁磁态涌现的波矢相连。