自旋与蜂窝晶格：来自石墨烯的启示

诸如电子等自旋1/2粒子由狄拉克方程描述，该方程允许两个自旋本征值（上或下）和两类能量本征值（正或负，分别对应电子和正电子）。在石墨烯蜂窝晶格中，电子在原子间跃迁的模型给出了服从形式上与2+1维狄拉克方程完全相同关系的低能电子激发。石墨烯的自旋等价物——“赝自旋”，源于蜂窝晶格每个原胞中两个不等价原子位引入的简并。此前人们通常认为，常规的电子自旋与表征石墨烯亚晶格状态的赝自旋仅仅是类比。在此我们表明，赝自旋也是一种真实的角动量。这一认定解释了碳纳米管中电子背散射的抑制以及石墨烯光吸收的角依赖性。此外，它证明了类似于夸克和轻子所携带的半整数自旋可以源于隐藏的亚结构，该亚结构不属于粒子本身，而是这些粒子所处的空间。