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燕大,物院东区的一间研讨室里。周岳阳正站在白板前,给下面的研究生讲课。
他是谢心澄的第四年博士。
研究的方向是拓扑半金属中的量子输运。
在所有的高年级博士中,他讲课算是比较有条理的一个。
所以每周给低年级的硕士和一年级博士上课这件事,他干得最多。
而他现在讲的就是三维体系中的量子霍尔效应。
这个课题简单的说就是,传统的量子霍尔效应应该是一个二维现象,它依赖的是二维电子气在强磁场下形成的朗道能级。
当你想把这个二维现象推广到三维的时候。
你就会面临一个迈不过去的坎。
三维体系里电子的运动自由度比二维多了一个维度,朗道能级的简并度会随着体系的厚度呈线性增长,最终导致霍尔电导的量子化特征被淹没。
这个问题,其实已经困扰了凝聚态物理学界几十年了。
不要说是这些硕士听着费劲,有时候连一些博士,一个弯没转过来都会被卡住。
周岳阳此时在黑板上写了一组公式,问道。
“所以问题来了,在外尔半金属的费米弧构形中……”
……略
“我们应该用什麽方法来重新构造一个等效的二维子空间呢?”
台下十几个硕士和低年级的博士面面相觑。
他们都没有太大的把握,其中一硕士试探着说道。
“用投影算符把三维布洛赫态往二维子空间上做投影?”
周岳阳摇了摇头。
“思路对,但是投影之後,你会丢失费米弧在表面布里渊区上的手征性信息,电导的量子化条件也就没了。”
另一个博士说道。
“那用维度约化把体系沿磁场方向做一个有效的降维处理呢?”
周岳阳还是摇了摇头说道。
“维度约化确实也是一个方向,但你维度约化以後,要面对的是外尔节点的手征和在约化过程中的处理。
“这个可就有点难度了,你会吗?”
那个博士摇了摇头。
一时间台下没有人在说话。
就在这个时候,坐在最後一排的林毅举手了。
“周师兄,我有个想法。”
周岳阳看了林毅一眼
这个本科生是今天上午陈许师兄带来的。
陈许师兄没多交代,他也没多问,只是心里多少有点好奇,谢院士是什麽时候又开始收学生呢?
“你说说看。”
林毅想了想说道。
“我觉得这个问题的关键,不在於用什麽数学手段去做约化。”
“而是要弄清楚到底我们要保留什麽物理量?”
“如果目标是保留霍尔电导的量子化特征,那我们需要的就是一个拓扑不变量,而不是一个几何上的投影。”
“所以与其想办法把三维硬压成二维,不如换个思路,找一个在维度变化下保持不变的拓扑指标,用它来约束等效子空间的构造。”
林毅也是想到什麽说什麽,其实他自己也不太确定。
台下那些一起听课的硕士们,并没有什麽太大的反义
因为他们根本听不懂拓扑不变量约束子空间构造,这到底是什麽意思?
但周岳阳却皱了皱眉头。
他看着林毅,突然来了兴趣。
“你为什麽会用拓扑不变量这个思路?”
其实林毅也说不清楚,这个想法和他专攻的领域搭不上边。
可他就是想起了在实验室里,李东讲共沉淀法时候说过的一段话。
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