手性超导体中的三维 Majorana 费米子

通过系统的对称性与拓扑分析，我们确立了具有强自旋轨道耦合和奇宇称配对的三维手性超导体通常承载自旋非简并的低能节点准粒子，并在三维中实现 Majorana 费米子。通过考察晶体中由角动量为 $j$ 的 Bloch 电子形成的所有具有总角动量 $J$ 的手性 Cooper 对类型，我们根据能量-动量关系及其在 Fermi 面上的位置，获得了无能隙 Majorana 准粒子的全面分类。我们表明，自旋选择性点节点附近体态 Majorana 费米子的存在，根源于自旋轨道耦合超导体中手性配对的非幺正性质。我们探讨了 Majorana 费米子的实验信号，并发现由于节点准粒子的自旋选择性 Majorana 性质，沿节点方向极化的核磁共振（NMR）自旋弛豫率受到显著抑制。此外，体态中的 Majorana 节点具有非平庸拓扑，并意味着在表面上存在形成动量空间中弧线的 Majorana 束缚态。最后，我们提出重费米子超导体 PrOs$_4$Sb$_{12}$ 及相关材料作为承载三维 Majorana 费米子的非幺正手性超导体的理想候选者。