在固体材料中,电子质量的变化对电子和热能的传导具有重要影响。Weyl半金属作为一种具有独特特性的材料,正受到广泛关注。Weyl半金属的物理和化学特性由Weyl费米子所主导,这些费米子以独特而有趣的方式展现其特性。
与传统的电子等费米子不同,Weyl费米子被视为无质量粒子,其行为与赫尔曼·魏尔在20世纪20年代末提出的魏尔方程相似。这些无质量的Weyl费米子成对存在,且具有相反的“手性”。Weyl费米子的手性与其拓扑特性密切相关,这导致了许多引人入胜的现象,例如非平凡的表面态和奇特的输运行为,这些现象对无序和扰动表现出强大的鲁棒性。
无质量的Weyl费米子引起了科学界和技术界的广泛关注,因为它们可能在未来的先进技术中发挥关键作用。在量子技术领域,Weyl半金属中的无质量Weyl费米子被视为潜在的颠覆性因素,因为它们能够实现量子信息的无摩擦传输,这对于未来需要高效和精确信息交换的技术至关重要。
来自德国柏林Max-Born研究所和印度孟买理工学院的研究人员在《物理评论B》上发表的新研究对Weyl费米子是否真的无质量提出了挑战。
具体而言,如果Weyl费米子的质量确实为零,那么在同一Weyl节点上,由相反手性的激光场(即顺时针和逆时针旋转)所产生的电子电流将展现出完美的镜像对称性——就像光本身一样。然而,这些研究结果揭示了一个意想不到且引人入胜的偏离这种完美镜面对称的现象,即使在激光场的波长被调谐到非常接近Weyl点的跃迁能量时。
即使在最微弱的光强度下进行研究,观察结果依然保持一致。这种效应的根源在于Weyl费米子的质量与零之间的偏差虽然看似微小,但实际上却是显著的,甚至非常接近Weyl节点的精确位置:零质量区域似乎缩小到一个点。
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