端科技您的位置:首页 >科技 >

Weyl费米子的手性

“在我的工作中,我总是试图将真实与美丽结合起来;当我不得不为其中一个做出决定时,我总是选择美丽的东西。” 这句话点缀在苏黎世联邦理工学院主楼“赫尔曼威尔室”的一个利基墙上,背后是德国数学家,物理学家和哲学家赫尔曼·威尔的雕塑,后者于1913年至1930年担任ETH高等数学教授。在那段时间 - 但是在美国普林斯顿大学学习1928-1929学年时,Weyl产生了一个非凡的心血管,近年来经历了相当复兴的一个:用于描述无质量旋转的相对论波动方程-1 / 2粒子,现在称为Weyl费米子。今天在“ 自然物理学 ”杂志上报道Valerio Peri和他的同事Marc Serra-Garcia在苏黎世联邦理工学院理论物理研究所Sebastian Huber小组中与来自特拉维夫大学(以色列)的Roni Ilan一起,展示了他们观察到的一项实验研究结果Weyl历史悠久的理论的一个有趣且概念上深远的特征:有一个背景场与不同手性的Weyl费米子结合的可能性。

Weyl费米子的手性

Weyl费米子起源于相对论粒子的描述,但Weyl据说已经失去了对他的这种创造的爱,尤其是因为这种无质量的费米子从未被视为自然界中的基本粒子。然而,现在我们知道,Weyl费米子在多体系统中出现为集体激发,即所谓的准粒子。这首先在2015年通过实验实现了结晶材料,其中Weyl费米子作为电子能带结构中的特定点出现。这种“Weyl点”也被证明存在于与经典波相互作用的工程周期结构中,特别是与电磁波(在光子晶体中)和与声波(在声子晶体中)相互作用。Peri和同事采用后者平台,

这种“声学超材料”是探索Weyl物理学的合适平台,之前已经建立,但是ETH研究人员为这个故事添加了一个重要的旋转。他们设计了一个与Weyl费米子相互作用的背景场,其方式类似于磁场如何与晶体中的电子激发相互作用。由于声波不带电荷,因此对磁场是惰性的,Peri等人。不得不恢复其他操纵系统中准粒子的方法。他们通过稍微改变单元格的几何形状来这样做,使得Weyl点出现的空间位置(在动量空间中)在整个样本中变化。这种改进使得他们的声学系统表现得像一个沉浸在磁场中的电子系统 - 具有重要的区别。他们设计了背景场,使得它与Weyl费米子的两种类型不同地耦合:那些具有与其线性动量平行的固有角动量(或旋转)的那些,并且那些对齐是反平行的。换句话说,根据其手性,该场与粒子不同地耦合。

区分手性的背景场的实现是一个重要的步骤,因为它解释了为什么Weyl费米子在其原始环境中如此令人兴奋的核心,即在粒子物理学中。当可以彼此独立地操纵不同手性的费米子时,可以在量子水平上破坏经典守恒定律,例如,给定手性的费米子的电荷不被保守。这种行为引起了所谓的“手征异常”,这反过来可能是理解粒子物理标准模型中心特征的关键。

Peri及其同事现已证明存在独特的“手性通道”,使其能够独立获得大量系统中相反手性的Weyl费米子。(之前已经报道了二维电子系统的相关结果。)已经认识到这种行为深深植根于高能物理理论中,低能声波与凝聚态物质系统相互作用,为进一步探索现象提供了一个多功能的平台。与理论预测的Weyl费米子有关,并采取进一步措施在技术领域利用这种行为,从声学到电子 - 不会忽视引导Hermann Weyl的潜在“美丽”。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如有侵权行为,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。