Gần đây, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Zhang Xiangdong tại Trường Vật lý thuộc fun88 đăng nhập đã đạt được tiến bộ quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc liên kết nhiều chiều không cân bằng và trường đo tensor Nhóm nghiên cứu lần đầu tiên đã đề xuất và thực nghiệm thực nghiệm các đơn cực tensor Floquet trong hệ không cân bằng bốn chiều, mở rộng nghiên cứu các đơn cực tensor từ hệ tĩnh sang hệ động Bằng cách kết hợp kỹ thuật Floquet với các mạch tôpô thay đổi theo thời gian, nhóm nghiên cứu đã tiết lộ một cách có hệ thống cơ chế vật lý mà qua đó tần số dẫn động điều khiển sự hình thành, chuyển động và sự hủy diệt của các đơn cực tenxơ Floquet, quan sát trực tiếp sự phân tán tuyến tính của chúng, sự dịch chuyển có thể kiểm soát được trong không gian xung lượng và trạng thái bề mặt hồ quang Fermi ba chiều do chúng gây ra, đồng thời phát hiện ra sự tương ứng bất thường ở cạnh thân không tồn tại trong các hệ thống tĩnh Các kết quả liên quan đã được công bố trong Báo cáo về Tiến bộ trong Vật lý (Rep Prog Phys, 89 070502 (2026)), và công trình nghiên cứu được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Trọng điểm Quốc gia và Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc Yuan Hao, nghiên cứu sinh tiến sĩ năm 2020 tại Trường Vật lý (hiện là phó giáo sư tại Trường Khoa học, Đại học Đông Bắc) và Giáo sư Zhang Weixuan là đồng tác giả đầu tiên của bài báo, và Giáo sư Zhang Weixuan và Giáo sư Zhang Xiangdong là các tác giả tương ứng

Lý thuyết trường gauge là một khung cơ bản quan trọng của vật lý hiện đại và trải qua nhiều hướng nghiên cứu như vật lý hạt, vật lý vật chất ngưng tụ và thông tin lượng tử Kể từ khi Dirac đề xuất đơn cực từ, đơn cực từ đã trở thành một đối tượng quan trọng fun88 app việc tìm hiểu cấu trúc liên kết của trường đo Mặc dù các đơn cực từ như các hạt cơ bản chưa được phát hiện trực tiếp, nhưng các chất tương tự năng lượng thấp của chúng đã được nghiên cứu rộng rãi fun88 app các hệ vật chất ngưng tụ và các cấu trúc nhân tạo Điểm Weyl fun88 app không gian động lượng ba chiều là một đại diện điển hình Nó là nguồn hoặc phần chìm của độ cong Berry và có thể tạo ra các hiện tượng tôpô như trạng thái bề mặt cung Fermi Khác với trường thước vectơ tương ứng với điểm Weyl, đơn cực tensor là một điểm kỳ dị tôpô của trường thước đo tensor Kalb–Ramond, được đặc trưng bởi độ cong ba dạng và bất biến Dixmier–Douady Nó là phần mở rộng quan trọng của khái niệm đơn cực từ lý thuyết thước đo vectơ đến lý thuyết thước đo tensor chiều cao, và có thể tạo ra các hiệu ứng vật lý mới như phản ứng điện từ lượng tử hóa và các trạng thái biên bất đối

fun88 app những năm gần đây, các nền tảng như mạch lượng tử siêu dẫn, tâm trống nitơ kim cương và siêu vật liệu âm thanh đã đạt được mô phỏng thực nghiệm về đơn cực tensor tĩnh Tuy nhiên, nghiên cứu hiện tại chỉ giới hạn ở các hệ thống tĩnh Việc tạo và điều chỉnh động của các đơn cực tensor và liệu có sự tương ứng cạnh cơ thể không cân bằng hay không vẫn chưa được trả lời dứt khoát Đồng thời, dự án Floquet định hình lại quang phổ gần như năng lượng thông qua chuyển động định kỳ và đã tạo ra một loạt các pha tôpô không cân bằng không có sự tương ứng tĩnh fun88 app các hệ thống trường máy đo vectơ như chất cách điện Chen, bán kim loại Weyl và đơn cực Yang Tuy nhiên, nghiên cứu liên quan vẫn chưa được mở rộng sang khung trường máy đo độ căng Do đó, làm thế nào để sử dụng động cơ định kỳ để tạo và điều khiển các điểm kỳ dị tôpô fun88 app các trường đo độ căng, bộc lộ các đặc điểm tôpô không cân bằng độc đáo của chúng và hiện thực hóa chúng fun88 app các thí nghiệm là một vấn đề then chốt fun88 app lĩnh vực này cần được giải quyết khẩn cấp

Điểm nổi bật của nghiên cứu 1: Tần số điều khiển việc tạo ra, chuyển động và hủy diệt các đơn cực tensor Floquet

fun88 app lần đầu tiên xây dựng mô hình bốn băng tần truyền động tuần hoàn bốn chiều và kiểm tra tác động của những thay đổi về tần số truyền động trên phổ bán năng lượng (Hình 1(a1)–(b2)) Nghiên cứu cho thấy rằng khi tần số truyền động thay đổi, các dải năng lượng của các khu vực Floquet khác nhau có thể giao nhau tại ranh giới của vùng Floquet Brillouin và một cặp đơn cực tensor Floquet có độ phân tán tuyến tính và mang điện tích tôpô Dixmier-Douady đối diện được tách ra khỏi điểm suy biến bốn lần tầm thường về mặt tôpô Loại điểm kỳ dị tôpô này nằm ở ranh giới tuần hoàn của phổ bán năng lượng nên không có sự tương ứng tĩnh Ngoài ra, khi tần số truyền động tiếp tục thay đổi, đơn cực tensor Floquet trải qua sự dịch chuyển liên tục trong không gian động lượng bốn chiều và trải qua một loạt quá trình tạo và hủy Hình 1(c1) đến Hình 1(c4) lần lượt thể hiện quỹ đạo chuyển động của đơn cực trong bốn khoảng tần số dẫn động Kết quả cho thấy những thay đổi về số lượng đơn cực hoặc đột biến ở vị trí của chúng luôn đi kèm với sự xuất hiện các điểm suy biến tứ cực tầm thường về mặt tôpô tại ranh giới chuyển pha Hình 1(d) tóm tắt quá trình tạo, chuyển động và hủy của các đơn cực tensor Floquet khi tần số dẫn động giảm dần từ 38 xuống 22, trong đó các mũi tên chấm và mũi tên liền thể hiện sự tạo ra và hủy diệt của các đơn cực tương ứng Trong toàn bộ quá trình tiến hóa, các đơn cực tensor Floquet được tạo ra hoặc hủy bỏ theo cặp và tổng điện tích tôpô vẫn được bảo toàn

Hình 1 Sự hình thành, chuyển động và hủy diệt của đơn cực tensor Floquet

Điểm nổi bật của nghiên cứu 2: Tiết lộ sự tương ứng giữa các cung Fermi ba chiều và các cạnh bất thường của vật thể gây ra bởi các đơn cực tensor Floquet

Một đặc điểm tôpô quan trọng của đơn cực tensor là khả năng tạo ra các trạng thái bề mặt hồ quang Fermi kết nối các đơn cực điện tích tôpô đối diện fun88 app lần đầu tiên kiểm tra tình huống chỉ có một cặp đơn cực tensor Floquet Hình 2(a) biểu diễn phổ bán năng lượng trên ba lát cắt động lượng chiều thứ tư tiêu biểu khi sử dụng các điều kiện biên mở dọc theo một hướng không gian Khi nằm ở một phía của hình chiếu đơn cực của tensor Floquet, có các trạng thái bề mặt tôpô được định vị ở bề mặt trên và dưới trong khoảng cách gần như năng lượng ranh giới của vùng Floquet Brillouin Khi lát cắt đi qua vị trí chiếu đơn cực, khe năng lượng cơ thể đóng lại và trạng thái bề mặt đồng thời biến mất Sau khi vượt qua vị trí hình chiếu, khe hở năng lượng trong cơ thể lại mở ra, nhưng trạng thái bề mặt tương ứng không còn xuất hiện Bằng cách kết nối các điểm giao nhau của các trạng thái bề mặt trong các lát cắt động lượng chiều thứ tư khác nhau, có thể thu được một cung Fermi ba chiều liên tục, với hai đầu của nó được nối với một cặp đơn cực tensor Floquet có điện tích tôpô đối diện (Hình 2(b)) Khi tham số tần số điều khiển là 32, có ba cặp đơn cực tensor Floquet trong hệ thống cùng một lúc Hình 2(c) cho thấy rằng trong trường hợp cùng tồn tại của nhiều cặp đơn cực, sự giao thoa trạng thái bề mặt trong khoảng cách gần ranh giới vùng Floquet Brillouin vẫn tồn tại trên hầu hết các lát cắt động lượng chiều thứ tư, và sự đóng lại khoảng cách năng lượng lớn và các thay đổi trạng thái bề mặt chỉ xảy ra ở vị trí dự kiến ​​của đơn cực tensor Floquet Cung Fermi ba chiều tương ứng bao gồm ba cung được tách biệt với nhau và kết nối các đơn cực tensor Floquet với các điện tích tôpô đối diện (Hình 2(d)) Những kết quả này chứng minh rằng việc điều khiển định kỳ có thể tạo ra đồng thời các đơn cực tensor Floquet và các trạng thái bề mặt hồ quang Fermi ba chiều cảm ứng của chúng

Hình 2 Các trạng thái bề mặt tôpô và cung Fermi ba chiều được tạo ra bởi các đơn cực tensor Floquet

fun88 app tiếp tục sử dụng hệ thống con ba chiều với động lượng cố định ở chiều thứ tư để phân tích các đặc tính cấu trúc liên kết của vật thể Người ta nhận thấy rằng ngay cả khi hệ thống không có trạng thái bề mặt gần như năng lượng bằng 0 thì số cuộn dây của hệ thống con ba chiều tương ứng vẫn có thể khác 0 Lý do là vì phổ bán năng lượng của Floquet là tuần hoàn và trạng thái biên có thể vượt qua ranh giới của vùng Floquet Brillouin và xuất hiện trong khoảng trống bán năng lượng biên thay vì khoảng trống bán năng lượng bằng 0 Do đó, cấu trúc liên kết cơ thể không tầm thường không nhất thiết phải tương ứng với các trạng thái bề mặt gần như năng lượng bằng 0, điều này tạo thành một sự tương ứng cạnh cơ thể dị thường không tồn tại trong các hệ thống đơn cực tensor tĩnh

Điểm nổi bật của nghiên cứu 3: Quan sát trực tiếp và điều khiển linh hoạt các đơn cực tensor Floquet và các cung Fermi của chúng fun88 app các mạch tôpô thay đổi theo thời gian

Để thực hiện thí nghiệm, fun88 app đã ánh xạ mô hình mục tiêu thành động lực học điện áp có giá trị thực và thiết kế mạch tôpô chứa các mô-đun ghép nối thay đổi theo thời gian và mô-đun ghép phụ thuộc vào động lượng (Hình 3(a)) Điện áp nút đo được và phổ Fourier của nó phù hợp với kết quả lý thuyết (Hình 3(b)–(e)), xác minh rằng mạch mô phỏng hệ thống Floquet mục tiêu Bằng cách điều chỉnh điện trở thay đổi để quét không gian động lượng, điểm suy biến bậc bốn của phân tán tuyến tính đã được quan sát bằng thực nghiệm; sau khi thay đổi tần số truyền động, vị trí của điểm suy biến di chuyển đồng bộ, do đó trực tiếp xác minh sự tồn tại và khả năng điều khiển của đơn cực tensor Floquet (Hình 3(f1)–(g))

Hình 3 Quan sát và điều khiển thực nghiệm các đơn cực tensor Floquet fun88 app các mạch tôpô thay đổi theo thời gian

fun88 app đã xác định thêm các trạng thái bề mặt bằng cách so sánh quang phổ của các nút biên và nút thân, đồng thời tái tạo lại cung Fermi ba chiều Kết quả thực nghiệm phù hợp với dự đoán lý thuyết; khi tần số điều khiển thay đổi và vị trí đơn cực di chuyển, cung Fermi cũng thay đổi (Hình 4(a)–(d)), cung cấp bằng chứng thực nghiệm trực tiếp cho các đặc tính tôpô của nó

Hình 4 Quan sát thực nghiệm hồ quang Fermi ba chiều gây ra bởi đơn cực tensor Floquet

Công trình này lần đầu tiên đã hiện thực hóa đơn cực tensor Floquet fun88 app hệ không cân bằng bốn chiều Hệ thống tiết lộ cơ chế fun88 app đó tần số truyền động điều khiển sự tạo ra, chuyển động và hủy diệt của nó, đồng thời quan sát trực tiếp sự phân tán tuyến tính, vị trí không gian động lượng có thể điều chỉnh và trạng thái bề mặt hồ quang Fermi ba chiều do nó tạo ra Nghiên cứu cũng tiết lộ sự tương ứng bất thường của cạnh cơ thể của các đơn cực tensor Floquet, mở rộng nghiên cứu về các đơn cực Floquet từ trường đo vectơ đến trường đo tensor, đồng thời cung cấp nền tảng lý thuyết và thực nghiệm để khám phá các pha tôpô không cân bằng fun88 app các trường đo tensor động cũng như kiểm soát thời gian thực các điểm kỳ dị tôpô chiều cao và các trạng thái biên

Liên kết giấy: