魏尔费米子

魏尔费米子（Weyl fermions）是一种无质量费米子，在量子理论和标准模型中发挥重要作用。魏尔费米子被认为是量子理论中费米子一部分，是赫尔曼·魏尔从狄拉克方程式中得出的解，被称为魏尔方程式。狄拉克费米子可以视为左手的魏尔费米子与右手的魏尔费米子的组合。魏尔费米子并没有被视为基本粒子。魏尔费米子在凝聚体物理学里以准粒子激发的形式存在。

美国物理学家康耶斯·赫林在能带结构固态系统下首先预测魏尔费米子的存在^[1][2][3] 。钽砷晶体是第一个发现魏尔费米子存在的晶体结构^[4]。带电魏尔费米子在室温下稳定存在。

历史

魏尔费米子半金属及费米弧

2015年7月16日，美国普林斯顿大学研究团队与中国科学院物理研究所分别在钽砷晶体（TaAs）结构中第一次观察到魏尔费米子半金属及费米弧，确认其拓扑特征。这一次发现根据2014年11月提出的预测^[5][6]。

2016年，橡树岭国家实验室和田纳西大学科学家通过中子衍射实验和X射线实验推测魏尔费米子可能存在锇基磁性晶体结构中。

参考文献

1. Herring, C. Accidental Degeneracy in the Energy Bands of Crystals. Phys. Rev. 1937, 52: 365–373 [2017-07-28]. Bibcode:1937PhRv...52..365H. doi:10.1103/physrev.52.365. （原始内容存档于2022-05-05）.
2. The Universe in a Helium Droplet. [2017-07-28]. （原始内容存档于2019-07-29）.
3. Murakami, S. Phase transition between the quantum spin Hall and insulator phases in 3D: emergence of a topological gapless phase. New J. Phys. 2007, 9: 356. Bibcode:2007NJPh....9..356M. arXiv:0710.0930 . doi:10.1088/1367-2630/9/9/356.
4. Xu, S.-Y.; Belopolski, I.; Alidoust, N.; Neupane, M.; Bian, G.; Zhang, C.; Sankar, R.; Chang, G.; Yuan, Z.; Lee, C.-C.; Huang, S.-M.; Zheng, H.; Ma, J.; Sanchez, D. S.; Wang, B. K.; Bansil, A.; Chou, F.-C.; Shibayev, P. P.; Lin, H.; Jia, S.; Hasan, M. Z. Discovery of a Weyl Fermion semimetal and topological Fermi arcs. Science. 2015, 349: 613–617 [2017-07-28]. Bibcode:2015Sci...349..613X. arXiv:1502.03807 . doi:10.1126/science.aaa9297. （原始内容存档于2015-07-20）.
5. Huang, S.-M.; Xu, S.-Y.; Belopolski, I.; Lee, C.-C.; Chang, G.; Wang, B. K.; Alidoust, N.; Bian, G.; Neupane, M.; Zhang, C.; Jia, S.; Bansil, A.; Lin, H.; Hasan, M. Z. A Weyl Fermion semimetal with surface Fermi arcs in the transition metal monopnictide TaAs class. Nature Communications. 2015, 6: 7373 [2017-07-28]. Bibcode:2015NatCo...6E7373H. doi:10.1038/ncomms8373. （原始内容存档于2016-05-13）.
6. Weng, H.; Fang, C.; Fang, Z.; Bernevig, A.; Dai, X. Weyl semimetal phase in non-centrosymmetric transition metal monophosphides. Phys. Rev. X. 2015, 5: 011029 [2017-07-28]. Bibcode:2015PhRvX...5a1029W. arXiv:1501.00060 . doi:10.1103/PhysRevX.5.011029. （原始内容存档于2021-01-26）.