手征马约拉纳费米子

手征马约拉纳费米子是具有手性的无质量费米子,是其本身的反粒子,只能存在于1+1维(即1维空间+1维时间)或者9+1维.在凝聚态物理中, 1维手征马约拉纳费米子可看成1/2分数化的狄拉克费米子,并作为二维拓扑态的边缘元激发.奇数个手征马约拉纳费米子边缘态的存在也预示着体系中存在满足非阿贝尔量子统计的伊辛任意子.手征马约拉纳费米子也可进行非阿贝尔编织,理论上可用来实现容错量子计算,因此近年来在凝聚态物理研究中引起了广泛的兴趣.本文从二维拓扑态出发,介绍手征拓扑超导态和量子反常霍尔态之间的深刻联系,并由此得出量子反常霍尔平台转变与超导近邻实现手征马约拉纳费米子的方案,最后以单通道手征马约拉纳费米子为例,探讨其实现电子态的非阿贝尓量子门.     

量子模拟外尔半金属

Weyl 半金属的拓扑性质会导致很多新奇的物理现象，比如表面的费米弧(Fermi arc)。本文则讨论 Weyl 半金属的手征磁效应(Chiral magnetic effect, CME)。这一效应的出现，与某种原因导致一对手性相反的 Weyl 点出现能量差有关。此时，左手性和右手性不平衡，引入外加磁场将导致Weyl 点附近产生正比于磁场强度并沿着磁场方向的拓扑电流，该现象通常被称为凝聚态物理中的手征磁效。强调凝聚态物理，是因为这个概念一般多见于核物理中夸克–轻子等离子体的形成过程，其中相对论性重离子碰撞过程起主导作用。值得注意的是，手征磁效应是左手和右手Weyl 点在能动量上分开导致的，与近年来广泛研究的手征反常(chiral anomaly) 具有本质的区别。比如，Dirac 半金属具有手征反常，但不产生手征磁效应。手征反常是指在平行的电场E 和磁场B 的作用下，Weyl 或Dirac 半金属中产生的左手（右手） Weyl 费米子会持续转化为右手（左手）Weyl 费米子。尽管这两种机制在Weyl 半金属中都存在，但却表现出不同的输运现象。其中一个明显的区别表现为：实现手征反常需要电场 E 和磁场 B 的共同作用，而手征磁效应引起的拓扑电流通常只需要磁场 B 的作用就可以了。     

在(2+1)维手征Gross-Neveu模型中有限温度的Ward-Takahashi恒等式和手征相变

本文导出了(2+1)维手征Gross-Neveu模型在有限温度下的手征Ward-Takahashi恒等式.根据手征Ward-Takahashi恒等式讨论有限温度下费米子质量的质量谱.利用费米子的动力学质量为序参量讨论了相结构和手征相变,给出了相变的临界温度.     

在(2+1)维手征Gross-Neveu模型中有限温度的Ward-Takahashi恒等式和手征相变

本文导出了(2+1)维手征Gross-Neveu模型在有限温度下的手征Ward-Takahashi恒等式。根据手征Ward-Takahashi恒等式讨论有限温度下费米子质量的动力学产生和束缚态的质量谱。利用费米子的动力学质量为序参量讨论了相结构和手征相变,给出了相交的临界温度。     

(2+1)维手征Gross-Neveu模型的顶角修正和相结构

本文在1/N展开下计算了(2+1)维手征Gross-Neveu模型的顶角修正和费米子质量修正,并根据手征Ward-Takahashi恒等式得到的费米子质量公式讨论了1/N阶的相结构.结果表明,利用手征Ward-Takahashi恒等式来研究手征对称性的破缺有利于讨论手征对称性的高阶性质.     

手征性液体对光线的劈裂

手征性液体的特点就是它不具有“镜像对称性”，这种液体是由左手或右手构型的分子所组成的物质，所以它不存在“镜像对称”．物理学家菲涅尔早在180年以前就曾指出，这种镜像不对称性将会使光线在通过手征性液体时，它的左手圆偏振光与右手圆偏振光的速度有微小的差别．因此当光束进入并退出手征性液体后，由于折射角的不同会使非偏振光劈裂为两支光束．但奇怪的是菲涅尔如此简单的理论预言长期被人们所忘却，而无人去进行实验验证．     

有限温下三维QED中费米速度对费米子手征凝聚的影响（英文）

三维QED 具有两个和QCD类似的性质:动力学手征对称破缺和禁闭。为了研究动力学手征对称破缺,基于彩虹近似,在Dyson-Schwinger 方程框架下,通过迭代求解有限温下的费米子自能方程,讨论了不同的费米速度下费米子手征凝聚与费米子味数之间的关系。发现在有限温下,对于固定的费米子味数,费米手征凝聚随费米速度的变大而单调减小。Analogous to Quantum QCD, QED₃ has two interesting features: dynamical chiral symmetry breaking (DCSB) and confinement. By adopting the rainbow approximation, we numerically solve the fermion self-energy equation at finite temperature in the framework of Dyson-Schwinger equations and discuss the relation between chiral condensate and fermion flavor for several fermion velocities in the finite temperature QED₃. It is found that the fermion chiral condensate decreases monotonically with the fermion velocity increasing for a fixed N at finite temperature.     

(2+1)维手征Gross-Neveu模型的Ward-Takahashi恒等式和质量谱

本文利用含复合场的手征Ward-Takahashi恒等式讨论了(2+1)维手征Gross-Neveu模型的费米子质量和束缚态的谱性质。在最低阶近似下,质量港与大N展开的结果一致。当手征对称是一种近似的对称性时,得到了轴矢流部分守恒。     

(2+1)维手征Gross-Neveu模型的Ward-Takahashi恒等式和质量谱

本文利用含复合场的手征Ward-Takahashi恒等式讨论了(2+1)维手征Gross-Neveu模型的费米子质量和束缚态的谱性质.在最低阶近似下,质量谱与大N展开的结果一致.当手征对称是一种近似的对称性时,得到了轴矢流部分守恒.     

具有动力学破缺的模型在有限温度和密度下的手征相变

作为一种定性的指导,本文用近似方法考察了具有动力学破缺的模型的手征对称性恢复相变.建立了模型的自洽方程;给出了费米子的凝聚和质量以及系统的能量密度和比热对温度和密度的依赖关系.结果表明在零化学势和有限温度情况,手征相变是二级相变,而在有限温度和密度及零温有限密度情况,手征相变是一级相变且从破缺相到正常相的转变温度或密度不同于从正常相到破缺相的转变温度或密度.     

单层锰原子的手征磁有序

一只光滑的铁环放在镜子前，它的像与铁环本身完全一样，不可区分。然而，将我们的右手放在镜子前，镜中的像将不同，它像是我们的左手。自然界中有许多现象涉及“前进”与“旋转”方向二者的关系，他们被称为是“手性的”，或“手征”。在讨论电磁感应时，我们区分“右手定则”和“左手定则”；在沃森和克里克的DNA双螺旋结构示意图（1953年4月25日发表）中，     

自旋与手征动力学的输运模拟研究

自旋相关的物理是多个研究领域的热门课题。核子和夸克都是自旋为1/2的费米子,在非对心重离子碰撞中受到自旋-轨道相互作用以及磁场的影响,会产生有趣的自旋动力学,特别是在垂直于反应平面方向上会出现自旋极化。在相对论重离子碰撞中,由于产生了极端的高温高密环境,夸克可以近似看作无质量粒子,此时自旋动力学过渡为手征动力学。在外界电磁场、涡旋场作用下以及在电荷与手征荷不对称的条件下,会产生一系列手征反常效应。本文介绍我们课题组基于输运模拟在自旋与手征动力学方面开展的一系列研究工作,包括中能重离子碰撞及相对论重离子碰撞中粒子的自旋极化、理想体系及相对论重离子碰撞中的手征磁波等。     

QCD手征对称性动力学破缺的有效势研究

本文从无质量夸克的QCD拉氏量出发, 引入双线性外源, 导出了作为复合算子(夸克传播子和胶子传播子)泛函的有效势表示. 从而得出传播子的Dyson-Schwinger方程. 方程具有两组解, 一组解保持手征对称性, 另一组解使手征对称性自发破缺. 通过讨论方程的渐近解, 发现当耦合常数α>1/4时, QCD手征对称性将自发破缺; 当α<1/4时QCD手征对称性仍然保持. 利用求得的夸克自能的渐近行为和f_π介子衰变常数fπ的实验值, 估计了夸克产生的动力学质量和用其它理论方法与实验方法估计得的夸克质量相符, 并对结果进行了讨论.     

正态模糊格点——一种可能的无多重性的协变的手征对称的费米子方案

我们提出了一种正态模糊格点上的费米子方案, 以最简捷的形式同时保持了m=0时的手征对称性和正确的连续时空极限. 若量纲参数b不是与a同阶或更高阶的无穷小, 此方案就没有多余的费米子模, 可能给出与Karsten, Smit等的No-Go定理不同的结论.     

满足互补原理的SO(10)×SU(4)手征前子模型

本文反MAC (Most Attractive Channel)规则推广到半单超色规范群情形,构造了满足互补原理的SO(10)×SU(4)手征前子模型.该模型给出唯一解,预言了4代夸克和轻子,没有例外粒子出现.本文引入了代规范群SU(2)_g讨论了不同代费米子质量简并性的破缺.     

任意偶维时空的有效作用和手征反常

由于同时考虑了左手和右手规范场, 我们利用Weil同态的方法从2n+2维时空上Abel反常的Ward恒等式, 得到了规范协变反常流的一般表达式; 再利用Chern类与Chern-Simons第二拓扑不变量的性质证明了用一个公式就包括了2n维时空上的无反常条件, 规范不变的Wess-Zumino有效作用, 以及手征反常的一般形式; 进一步揭示了M²ⁿ⁺²与M²ⁿ上这些问题之间的联系.     

在石墨烯中实现手征对称性破缺

正石墨烯的迷人特性源于其原子排列成二维蜂窝晶格(图(a))。其具有的对称性导致在能量—动量结构中导带和价带相遇形成两个无间隙点,即"狄拉克"点。它们附近的电子能带呈圆锥形,这意味着电子的行为如同无质量的相对论费米子。除了本征自旋外,电子还具有赝自旋——它描述了两个不同子晶格上的电子振幅,可类比于自旋的量子特性。在布里渊区对角的两个不等价狄拉克点上,赝自旋绕着这两个狄拉克锥体或"谷"以相反的手性旋转(图(b))。在石墨烯中,     

SU(N)大统一前子模型中的手征性分析

本文我们将手征性要求和互补原理(Complementarity)应用于大统一前子模型中,寻找可能的模型,我们对大统一前子模型的基本要求是1)满足手征性要求;2)满足互补原理;3)至少描述三代夸克和轻子.我们主要讨论了手征性要求,得出满足这些条件的最小模型是SU(10)大统一前子模型,并对其作了详细讨论.     

手征–夸克耦合与双重子结构

运用SU(3)手征夸克模型,系统地研究了H,d*和d＇三个六夸克体系的结构,分析了SU(3)手征场和矢量耦合禁闭势等非微扰效应对三种六夸克态能量的影响.结果发现,SU(2)手征场的耦合,对形成六夸克态是有利的,但是扩大到SU(3)手征对称,则由于这些手征场的“云”,对六夸克系统形成束缚的双重子态起到了限制的作用,矢量耦合禁闭势有利于H的形成,而对d*则相反.     

双层金属线平面手征结构的强旋光性和负折射率研究

提出一种由四重对称的金属线构成的双层平面手征结构,并对两层金属线之间旋转角θ和介质层厚度h进行了优化. 数值模拟结果显示,在一定的θ和h下,该结构在近红外波段具有极强的旋光性和大的手征参数,且在一定的波段范围内具有负折射率. 关键词： 手征介质 旋光性 手征参数 负折射率