拓扑超流体 $^3$He 中的涡旋束缚孤子

$^3$He 的不同超流体相由 $p$ 波序参数描述，这些序参数在轨道空间和自旋空间中均包含各向异性轴。各向异性轴刻画了这些宏观相干量子多体系统中破缺的对称性。对于各向异性轴的某些取向，系统的自由能具有若干个简并极小值。因此， settled 于不同能量极小值的两个此类区域之间序参数的空间变化形成了拓扑孤子。这类孤子可在体液体中终止，其终止线形成带有被俘获的质量和自旋超流体环流量子的涡旋。此处我们基于对称性与拓扑论证讨论可能的孤子-涡旋结构，并聚焦于实验中观测到的三种结构：B 相中由自旋-质量涡旋束缚的孤子、极相与极化畸变 A 相中由半量子涡旋束缚的孤子，以及极化畸变 B 相中由半量子涡旋、孤子和 Kibble-Lazarides-Shafi 壁组成的复合缺陷。这些观测基于核磁共振（NMR）技术，分为三类：第一，孤子可为被俘获的自旋波形成势阱，在 NMR 谱中表现为频率偏移处的额外峰；第二，它们可增大 NMR 自旋进动的弛豫率；最后，孤子可给出体相中各向异性轴的边界条件，从而改变体相 NMR 信号。由于孤子显著的 NMR 特征以及利用外磁场操控其结构的能力，孤子已成为探测和控制超流体 $^3$He 结构与动力学的重要工具，尤其是具有核束缚 Majorana 模的半量子涡旋。