介观双带超导圆柱体中的孤子态

在Ginzburg-Landau方法的框架下，我们提出了介观（薄壁）双带超导圆柱体在外部平行磁场中特定孤子态的自洽理论。当超导序参量的每个分量具有不同的相位缠绕数时，这种态在存在“约瑟夫森型”带间耦合的情况下出现。我们评估了系统的吉布斯自由能，精确到某个无量纲参数$\epsilon\approx\frac{\mathcal{L}_{m}}{\mathcal{L}_{k}}\ll1$的二阶项，其中$\mathcal{L}_{m}$和$\mathcal{L}_{k}$分别是磁感和动感。我们推导了精确孤子解的完整集合。从局部和全局（热力学）稳定性的角度对这些解进行了彻底分析。特别地，我们表明由孤子形成引起的旋转对称性破缺产生了一个零频率旋转模式。尽管孤子态在热力学上是亚稳态的，但最低单孤子态与热力学稳定的零孤子态之间的最小能隙可能远小于后者的磁吉布斯自由能，前提是带内“穿透深度”显著不同且带间耦合较弱。我们的研究结果可能适用于一大类展现双带超导性的介观双连通结构。