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  • 1 # 彈劍飛渡桃花源

    肯定重要。首先牽扯到對引力和相對微斥力。在愛因斯坦的凝結假設中就有大綱和前提。二十世紀的自然科學雜誌有過德國的論文分析,當時還是德國二戰軍事研究所的著作,因為往武器靠攏後期就沒有再去研究。在凝態物理學中首先遵循液化昇華原則,在變化時自旋耦合就起作用了。看到你們現在你們研究這個很開心,國家力量民族有希望。 核心最後要說的是沒有這個軌道他不就跑偏了嗎。哎編累了

  • 2 # 量子驛站

    自旋軌道耦合作用,英文是Spin Orbital Coupling,簡稱SOC。簡單來講,自旋軌道耦合就是自旋磁矩和軌道磁矩透過某種機制耦合在了一起,產生了相互作用。在這裡我們可以不必去看自旋軌道耦合的細節,而從以下兩個事實入手:

    自旋軌道耦合作用會使原子能級產生分裂,出現能級的精細結構;

    一般來講,原子序數越大,即原子越重,自旋軌道耦合作用越強。

    首先我們來看第一點,自旋軌道耦合使能級產生了分裂。這種分裂為什麼重要呢?如果我們不考慮自旋軌道耦合,不同的自旋態之間的能級是簡併的。對於凝聚態的體系則經常說自旋向上和自旋向下的能帶是簡併的。

    如果我們加入自旋軌道耦合作用,自旋將不再是一個好量子數。這種情況下不同自旋態之間的簡併便有可能被消除。消除自旋態的簡併需要什麼條件呢?那就是打破某些對稱性,用專業術語來講就是讓對稱性產生破缺。

    對稱性破缺是物理學上一個很重要的概念,在物理學的許多領域都有應用。對應於凝聚態領域,我們可以想象這樣一種情況:水在溫度足夠低時會變成冰,如果條件合適便會變成冰晶體。我們可以認為水是各向同性的,但冰不是。因此水變成冰的過程就是一個對稱性破缺的過程:冰的對稱性要低於水。

    回到正題,要消除自旋態的簡併需要打破什麼對稱性呢?這裡需要一些固體物理中的知識。對於一個晶體而言,如果它具有空間反演對稱性,那麼自旋相同、動量相反的兩個態能量是相同的;如果考慮時間反演對稱性,那麼動量相反、自旋相反的兩個態能量也是相同的。由此可以得出,如果一個系統同時具有空間反演對稱性和時間反演對稱性,那麼動量相同、自旋相反的兩個態能量便是相同的,這就是我們說的自旋態簡併的情況。

    所以要打破自旋的簡併態便產生了兩種思路:一種是破缺時間反應對稱,另一種是破缺空間反演對稱。前者我們可以透過給一個體系施加磁場實現,後者,即破缺空間反演對稱則可以透過自旋軌道耦合相互作用。更細緻地來分,自旋軌道耦合還可以分為Rashba型別和Dressalhauss型別,這裡就不再細說了。

    圖1. 凝聚態物理學家Dressalhauss

    自旋軌道耦合本身是考慮了相對論之後的結果,因此是一種相對論效應。這在理論上首先是很重要的。其次在實驗上,自旋軌道耦合可以實現自旋態的退簡併,從而可以讓我們看到不同自旋的貢獻,同時還可以產生一些有趣的自旋結構以及它們所帶來的有趣物理現象,一些新型拓撲材料的發現、自選邏輯器件的研究以及Skymion的研究都需要引入自旋軌道耦合的概念,

    這給現代的凝聚態帶來了很大的豐富性以及各種各樣的可能性。

    圖2. 自旋軌道耦合帶來的豐富物理現象

    那麼什麼樣的材料可能具有自旋軌道耦合作用呢?這就是我們最開始說的第二點,越重的元素自旋軌道耦合作用越強,所以凝聚態的研究有這樣一種趨勢就是向重元素髮展,向重元素之間的化合物發展。初衷之一就是看看自旋軌道耦合會不會帶來一些意想不到的現象。

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