拓扑半金属中Weyl费米子湮灭
物理学研究的前沿之一是在凝聚态体系中寻找Dirac方程所描述的一些基本粒子。Dirac方程是具有狭义相对论协变性的波动方程,最早由英国物理学家Paul M. Dirac 于1928年构造,用于描述自旋为1/2的费米子,典型代表如电子。Dirac方程成功地预言了正电子的存在, 并于1932年被实验证实。Dirac方程有不同的等价表示,比如Dirac、Majorana和Weyl表示等,其对应的准粒子可以分别在不同的凝聚态体系中被实现,如石墨烯 (2010诺贝尔物理奖) 、拓扑绝缘体表面可以存在二维无质量的Dirac费米子和非常规超导体的边界可能存在Majorana费米子等。特别是,Dirac方程的三维无质量极限,对应Weyl费米子,可以在最新发现的拓扑半金属中被实现。 通过系统的计算和数据分析,证明了这个反常信号与Weyl费米子在强磁场下最低朗道能带打开能隙有关。在凝聚态物理中,能谱打开能隙和狄拉克型方程描述的准粒子获得质量是等价的,因而从理论上支持了Weyl费米子湮灭的结论。
南方科技大学
2021-04-13