Физики выявили скрытое поле Зеемана в нечетно-четных магнитах в аналитической модели
Ученые показали, что нарушение симметрии обращения времени обеспечивает топологическую сверхпроводимость в магнитах без внешнего поля.
Физики из Лаборатории сильных магнитных полей Хэфэйских институтов физических наук и Гонконгского университета науки и технологий выявили скрытое зеемановское поле в нечетно-четных магнитах aps.org
Physical Review Lettersaps.orgОткрыть источник ↗. В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, авторы установили, что данное поле возникает из-за спонтанного нарушения симметрии обращения времени, присущего магнитному порядку. На базе аналитической модели f-волнового магнита на треугольной решетке ученые продемонстрировали перестройку зонной структуры, позволяющую реализовать топологическую сверхпроводимость без внешнего магнитного поля.
Механизм перестройки зонной структуры
Стандартные схемы получения топологических сверхпроводников требуют внешних магнитных полей, которые подавляют сверхпроводимость и усиливают чувствительность фаз к дефектам. В нечетно-четных магнитах зонная структура формируется двумя механизмами: нерелятивистским спиновым расщеплением и скрытым полем Зеемана. Спиновое расщепление порождается калибровочным полем, проявляющимся в виде петлевых спиновых токов в реальном пространстве. Скрытое зеемановское поле, в свою очередь, снимает вырождение Крамерса в инвариантных токах импульсного пространства, создавая зеемановское расщепление масштаба сотен миллиэлектронвольт.
Стабилизация майорановских состояний
Самосогласованные расчеты методом среднего поля показали, что электрон-вольтовое нерелятивистское спиновое расщепление фиксирует ориентацию спинов перпендикулярно скрытому полю. Это создает механизм защиты по типу изинговской сверхпроводимости и дает обычной s-волновой сверхпроводимости сосуществовать с зеемановским расщеплением даже выше предела Паули. За счет внедрения s-волнового спаривания авторы сформировали топологические сверхпроводящие фазы. По данным исследователей, такие фазы удерживают майорановские краевые моды, включая однонаправленные краевые состояния и плоские зоны, без привлечения внешней магнитной накачки.
