Энергетическая щель в состоянии Лафлина

Я читал записи лекций Гирвина о квантовом эффекте Холла, и в разделе, посвященном псевдопотенциалам Холдейна (абзацы под уравнением 1.108), он говорит:

Поскольку относительный угловой момент пары может изменяться только в дискретных (даже целых) единицах, оказывается, что эта модель твердого ядра имеет щель возбуждения. Например для м "=" 3 , любое возбуждение из основного состояния Лафлина обязательно ослабляет почти идеальные корреляции, заставляя по крайней мере одну пару частиц иметь относительный угловой момент 1 вместо 3 (или больше). Это стоит энергии возбуждения порядка в 1 .

Меня смущает, почему должна быть пара в состоянии с относительным угловым моментом 1? Мое объяснение состоит в том, что из-за фиксированного м если у нас есть состояния в м > м тогда нам понадобится хотя бы еще один в состоянии м < м поэтому в среднем полный угловой момент будет м ?

Я не верю его аргументам, потому что он говорит, что P не коммутируют друг с другом (что верно), но также, кажется, предполагает, что в собственных состояниях все относительные угловые моменты четко определены, другими словами, все P являются диагональными.
На самом деле я не понимаю, почему буквы P не коммутируют друг с другом. Eсть U ( 1 ) Н абелева группа симметрии г Дж е я θ Дж г Дж . Поскольку все симметрии коммутируют, все заряды (следовательно, относительные заряды) могут быть определены. В его рассуждениях о ограничивающем потенциале чего-то не хватает.

Ответы (1)

Я думаю, что я понял это. Итак, если у вас есть состояние с м > м тогда автоматически ваш средний радиус состояния больше, потому что р 2 м л Б . Но известно, что из-за фиксированной поверхности образца и невозможности перехода к следующему LL при увеличении среднего радиуса одной пары неизбежно часть электронов окажется ближе хотя бы к одной из частиц в паре с большей м и они образуют пару с угловым моментом м < м , автоматически эта пара стоит энергии. Таким образом, мы можем видеть, что основное состояние Лафлина действительно отделено от остального спектра. Поправьте меня, если я ошибаюсь.