$F=\frac{3}{2}$ 冷费米气体中的自旋轨道耦合与拓扑态

本工作中我们研究高自旋二维费米子出现拓扑绝缘体的可能性。若光势被恰当设计且自旋轨道耦合相关，它们可在基态原子自旋 $F>\tfrac{1}{2}$ 的冷费米子系统中实现。后者被表明可通过让费米子与特殊调谐的偏振激光束排布相互作用而诱导。当系统置于垂直磁场下，时间反演对称性被打破，但所得哈密顿量仍具有镜面对称性。高自旋费米子的拓扑绝缘体根本上不同于自旋 $\frac{1}{2}$ 的情形。其 underlying 物理揭示出大量正与负镜面陈数，分别对应于手性与反手性边缘态。此处为简略，我们集中于 $F=\tfrac{3}{2}$ 情形（适用于 $^{6}$Li 或 $^2$H 原子），但推广至更高自旋（如基态自旋为 $F=\tfrac{9}{2}$ 的 $^{40}$K）是直接的。