ملخصات الأبحاث

استجابات كهرومغناطيسية وثقالية خاصة بمستويات «لانداو» الفوتونية

.N. Schine et al

  • Published online:

أصبحت الطوبولوجيا مؤخرًا إحدى بؤر الاهتمام في فيزياء المواد المكثفة. وهو اهتمام ينشأ في سياق تأثير«هول»  الكَمِّي، والعوازل الطوبولوجية. في كلتا الحالتين، يتم تعريف طوبولوجيا النظام من خلال الخواص العامة (ثوابت طوبولوجية)، ولكن يتم الكشف عنها من خلال الخواص السطحية.

في البحث المنشور، يقيس الباحثون ثلاثة ثوابت طوبولوجية لمادة «هول» كمية – مستويات لانداو فوتونية لرنان ضوئي ملتوٍ في فضاء منحني – من خلال الاستجابات الموضعية الكهرومغناطيسية والثقالية الخاصة بالمادة السائبة. وبالنظر إلى المادة باعتبارها مُدَوِّرًا متعدد المنافذ، يَظهَر عدد «تشيرن » Chern (ثابت طوبولوجي) كتعرُّج حيِّزي لطور المُدَوِّر. وتراكُم الجسيمات بالقرب من نقاط الانحناء الحيِّزي المرتفع، وعزم القصور الذاتي لتوزيع كثافة الجسيمات الناتج يحددان كمّ ثابتَيْن طوبولوجيين إضافيين، هما متوسط الحركة المغزلية المدارية، والشحنة الكيرالية المركزية.

يجد الباحثون أن هذه الثوابت تؤول إلى قِيَمها العامة عند التحقق منها على نطاقات طول متزايدة (عدة أطوال مغناطيسية)، وهو ما يتسق مع الاستنتاج البديهي بأنّ كتلة النظام وحوافه لا يمكن التمييز بينهما، إلا في العينات الكبيرة بما يكفي (أكبر من طول مغناطيسي واحد تقريبًا). سوف يتيح عمل الباحثين، بالجمع بينه وبين التطورات في مجال التصادمات الفوتونية بوساطة «ريدبرج» Rydberg، وضْع توصيف دقيق للمادة الطوبولوجية في الموائع الفوتونية.