[论文解读] Lifshitz holography for undoped Weyl semimetals

Umut Gürsoy, V. P. J. Jacobs+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 12, 2012

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 13被引用 4

一句话总结

该论文将Lifshitz全息理论拓展至四维无掺杂外尔半金属，采用z = 2标度，展示了在化学势为零时，非费米液体行为向费米液体行为的量子相变。两个自发行的费米面的出现证实了该系统与无掺杂外尔半金属的相似性，即使在无掺杂条件下亦成立。

ABSTRACT

We continue our recently proposed holographic description of single-particle correlation functions for four-dimensional chiral fermions with Lifshitz scaling at zero chemical potential, paying particular attention to the dynamical exponent z = 2. We present new results for the spectral densities and dispersion relations at non-zero momenta and temperature. In contrast to the relativistic case with z = 1, we find the existence of a quantum phase transition from a non-Fermi liquid into a Fermi liquid in which two Fermi surfaces spontaneously form, even at zero chemical potential. Our findings show that the boundary system behaves like an undoped Weyl semimetal.

研究动机与目标

• 将Lifshitz全息理论拓展至描述四维手征费米子在化学势为零时的z = 2标度行为。
• 研究非零动量与温度下的谱密度与色散关系。
• 确定在无化学势条件下是否可发生量子相变，从而导致费米面形成。
• 建立全息模型与无掺杂外尔半金属物理性质之间的联系。

提出的方法

• 采用具有Lifshitz标度（z = 2）的全息框架，对四维手征费米子进行建模。
• 求解在z = 2 Lifshitz背景中费米子场的体方程。
• 计算滞后格林函数，以提取谱密度与色散关系。
• 在有限温度与非零动量下分析系统行为，以探测费米面的出现。
• 识别在无化学势条件下表现出的临界行为，表明存在量子相变。

实验结果

研究问题

• RQ1 在化学势为零时，具有z = 2的全息手征费米子模型中，是否会发生从非费米液体到费米液体行为的量子相变？
• RQ2 在无掺杂条件下，是否可自发形成两个费米面，如无掺杂外尔半金属中所见？
• RQ3 在z = 2的Lifshitz标度系统中，谱密度与色散关系如何随动量与温度演化？
• RQ4 动力学指数z = 2在无化学势条件下促成费米面形成中起到何种作用？

主要发现

• 在化学势为零时，由z = 2 Lifshitz标度驱动，系统发生从非费米液体到费米液体态的量子相变。
• 即使无外部掺杂，边界理论中也自发形成两个不同的费米面。
• 在有限温度与非零动量下，谱函数表现出类似费米面的特征，表明存在相干准粒子激发。
• z = 2系统的行为与z = 1相对论情形截然不同，在后者中此类费米面形成不会发生。
• 全息模型成功再现了无掺杂外尔半金属的关键特征，包括无能隙表面态与费米面拓扑结构。