具有矢量、轴矢和螺旋荷的量子流体中的涡旋波 I. 非耗散输运

由于自旋轨道耦合，浸没在具有有限宏观涡度的热浴中的狄拉克费米子表现出沿平行于涡度矢量 $\boldsymbol{\Omega}$ 方向的自旋极化。由于无质量自由狄拉克粒子的拉格朗日量的对称性，存在三个独立的且经典上守恒的流，分别对应于矢量、轴矢和螺旋荷。在有限温度量子场论框架内推导出的热平衡下电荷流和应力-能量张量的本构关系，揭示了偏离完美流体形式的涡度诱导贡献。在本文中，我们考虑了相应流体动力学理论的模式结构，并推导出与所有三种电荷的相干涨落相关的集体激发。我们表明，手征不平衡的旋转流体应具有非互易的无能隙波，它们沿涡度矢量正向和反向以不同速度传播。我们还发现了一种严格单向的模式，我们称之为轴涡波，它在轴电荷密度的背景中传播。这种波的出现可以追溯到早期在流体动力学方法中对涡旋手旋流体的研究。我们还指出了在简并物质极限下的一个意外不稳定性，并讨论了在考虑螺旋度和轴电荷不守恒时的可能解决方案。