凝聚态物质的动物学：Framid、普通物质与超常物质

我们根据凝聚态系统自发破缺的时空对称性对其进行分类。特别地，我们将凝聚态物质本身表征为 Poincaré 不变理论中的任何状态，该状态自发破缺 Lorentz boost，同时在大距离上保持某种形式的空间平移、时间平移，以及可能的空间旋转。令人惊讶的是，实现这种对称性破缺模式的最简单、最极简的系统——"framid"——似乎并未在自然界中实现。相反，自然界通常采用一种更为繁琐的策略：引入内部平移对称性——以及可能的旋转对称性——并将它们与其时空对应部分一起自发破缺，同时保持未破缺的对角子群。这种对称性破缺模式描述了普通固体、流体、超流体，以及——如果存在的话——超固体的红外动力学。第三种"超常"可能性涉及用其他不与 Poincaré 群对易的对称性（例如 galileon 对称性、超对称性或规范对称性）替换这些内部对称性。在这些选项中，我们选取基于 galileon 对称性的系统，即"galileid"，进行更详细的研究。尽管存在某些相似之处，但所有不同的模式都产生了具有不同可观测性质的真正截然不同的物理系统。例如，在 framid、固体和 galileid 的情况下，Goldstone 激发的低能 $2\to 2$ 散射振幅分别按 $E^2$、$E^4$ 和 $E^6$ 标度。类似地，基态中的能量动量张量对于 framid 是"平庸的"（$\rho +p=0$），对于固体是正常的（$\rho+p>0$），而对于 galileid 甚至是不均匀的。