Насколько фундаментальна спин-орбитальная связь с топологическими изоляторами?

Я хорошо знаю, что это очень активная область исследований, поэтому лучший ответ, который можно дать на этот вопрос, может быть неполным.

Топологические состояния в конденсированных средах хорошо известны, хотя и не всегда признаются таковыми. Наиболее известным примером, вероятно, является квантовый эффект Холла. В этом случае симметрия обращения времени нарушается внешним Б поле.

В последнее десятилетие стало понятно, что спин-орбитальная связь также может быть использована для нарушения симметрии обращения времени. Это приводит к топологически сохраняющимся состояниям в так называемых топологических изоляторах.

Однако я слышал, что некоторые теоретики конденсированного состояния считают, что спин-орбитальная связь может не быть необходимой для нарушения симметрии обращения времени в топологических изоляторах. По-видимому, существуют какие-то другие предполагаемые механизмы, в которых это нарушение не происходит (или, по крайней мере, не в первую очередь) из-за спин-орбитальной связи. Я слышал от довольно уважаемого физика конденсированных сред, что он считал спин-орбитальную связь важной во всех реалистичных топологических изоляторах, но, вероятно, не существенной для теории.

Будучи относительным новичком в этой области, я не знаю ни одного другого механизма, с помощью которого можно было бы нарушить симметрию обращения времени. Помимо эффектов спин-орбитальной связи, существует ли какой-либо другой способ существования топологически защищенных состояний с 0 Б поле? Если да, то насколько они реалистичны? Если нет, то что имеют в виду, когда говорят, что спин-орбитальная связь не является фундаментальной для топологических изоляторов, и как на нее можно взглянуть более фундаментально? Любые ссылки, безусловно, приветствуются.

Этот вопрос напоминает мне вопросы о самопроизвольном разрыве Т --- в каких системах это происходит?

Ответы (1)

Короткий ответ: графен — контрпример.

Более длинная версия: 1) Вам не нужно нарушать симметрию обращения времени. 2) спин-орбитальная связь не нарушает симметрию обращения времени. 3) В графене есть две долины и оператор обращения времени, действующий на состояние из одной долины, переводит его в состояние в другой долине. Если вы хотите остаться в одной долине, вы можете подумать, что там нет симметрии обращения времени.

Еще немного: кажется, что термин «симметрия обращения времени» здесь неуместен. Теорема Крамерса (которая основана на симметрии обращения времени) гласит, что состояние со спином вверх имеет ту же энергию, что и состояние со спином вниз с обратным волновым вектором . Кажется, что в вашем вопросе вы используете симметрию обращения времени для Е ( к ) знак равно Е ( к ) что вводит в заблуждение и неверно при отсутствии симметрии обращения пространства.

Вам все еще нужны цитаты или этих направлений будет достаточно?

UPD Просмотрел известные мне бумаги. Я бы порекомендовал хороший обзор Rev. Mod. физ. 82 , 3045 (2010) . Мой ответ подробно объясняется в гл. II.B.II, разд. II.C (обратите внимание на уравнение (8)) гл. III.А, IV.А. Надписи не такие прозрачные. Извините за позднее обновление.

Я понимаю. Я, вероятно, неправильно понял, потому что я не исхожу из точки зрения конденсированного состояния, а теорема Крамерса - это не то, с чем я был хорошо знаком. Я думаю, что этого указания должно быть достаточно, чтобы начать читать по этому вопросу и, надеюсь, исправить мою неверную интерпретацию.
Цитаты могут быть полезны для других, кто попадает сюда.
@seandbarrett Хорошо. Я отредактирую свой ответ чуть позже.
Однако графен не является топологическим изолятором.