“你们这个材料,本身就是极端的。”徐辰打断了他,“还记得我们之前的结论么,这是非共线反铁磁,加上手性结构,这简直就是產生贝里曲率的温床。”
虽然心里有了这个猜想,但徐辰並没有立刻下定论。
“这目前只是一个基於群论和拓扑学的数学猜想。而且,这个猜想有一个致命的弱点。”
“什么弱点”张乐阳紧张地问道。
“积分。”徐辰指著那个公式,“在绝大多数情况下,整个布里渊区的贝里曲率积分是零。除非……”
徐辰顿了顿,眼神变得深邃:“除非在这个高维空间里,存在著某种『奇点』。这些奇点像泉眼一样源源不断地喷涌出贝里曲率,也就是物理上说的——外尔点。”
“如果没有找到这些奇点,那这个公式就是废纸一张,我们的猜想也就只是空想。”
张乐阳咽了口唾沫:“那……怎么找”
“靠算。”徐辰合上笔记本,目光如炬,“这需要构建极其复杂的哈密顿量,並在六维参数空间里进行拓扑搜索。这不是物理实验能做到的,这是纯粹的数学战爭。”
“看来,又得闭关算一阵子了。”
……
徐辰把自己关进了研究室。
面前的白板上,密密麻麻地写满了哈密顿量和各种拓扑不变量的符號。
他要做的,是一场纯粹的数学推演,试图在理论层面捕捉那个反常信號的本质。
那个巨大的反常霍尔信號,就像是一个隱藏在迷雾中的异常值。经典物理的洛伦兹力公式无法解释它,因为它並不依赖於宏观磁矩。
“如果把电子比作赛车,经典物理认为,赛车之所以转弯(產生霍尔电压),是因为受到了侧向的风(磁场/磁矩)。但现在,没有风,赛车却依然在疯狂转弯。”
“唯一的解释是——赛道本身就是弯的。”
“我要做的,就是画出这条看不见的『弯曲赛道』——也就是倒空间中的贝里曲率场。”
但这並不容易。
歷史上,虽然haldane在1988年就提出了这种无磁场的量子霍尔效应模型,並因此拿了诺奖,但他那是基於二维蜂窝状晶格的玩具模型。而n?sn是一个真实的三维材料,拥有复杂的磁结构和自旋-轨道耦合。
要在这样一个拥有几百个电子、相互作用错综复杂的真实体系中,精確计算出那个微小的几何曲率,其难度无异於在波涛汹涌的大海中,寻找一滴水的旋转方向。
这也是为什么之前没人往这方面想的原因——计算量太大,且极易迷失在数以亿计的积分网格中。
……