Bästa svaret
Virvlar tillverkade av inducerade defekter i supraledare, superfluider eller till och med fotoner (optisk virvel).
Helium “tornadoes” illustration (2Mega rpm!), från livsvetenskap
I supraledare är varje por en superströmslinga som reaktion på det yttre magnetfältet (vinkelrätt mot plattan)
Detalj av den aktuella slingan och detekteringsmikroskopdetektering
Svar
Detta har varit ett av det speciella forskningsområdet inom kondenserad fysik som föreslogs först teoretiskt och sedan senare verifierades experimentellt. I kvant Hall-effekten är yttre enormt magnetfält och låg temperatur det yttersta kravet, men QSH är det speciella fallet med kvantehalleffekt utan tillämpning av externt magnetfält. Här spelar koppling av centrifugeringsbanor den avgörande delen och den resulterande strömmen på ytan vi får är snurrströmmar, inte den normala elektronströmmen. Relativistiskt ser laddade partiklar med hastighet v det elektriska fältet delvis som ett magnetfält. Eftersom elektroner bär snurr och snurr upplever detta magnetfält, vilket faktiskt lyfter ut degenerationen och delar upp energinivåerna. SO-koppling spelar därför rollen som magnetfält på ett ytligt sätt. Detta tillstånd är isolerande i bulk med gapfria yttillstånd. Vad ger upphov till ytstatus? Det är inte alls rakt framåt. Det är faktiskt en följd av topologi som leder till noll-energilägen som finns i bulk. Det har förklarats väl från Dirac-ekvationens negativa och positiva energitillstånd. Men enkel Dirac-ekvation hjälper inte mycket på grund av den stora symmetri som finns mellan dessa två tillstånd. På matematiskt språk kan jag säga att det inte kommer att finnas någon topologisk skillnad mellan dem i Dirac-förklaringen. För att få yttillstånden har människor provat olika korrigeringar i Dirac-ekvationen och upptäckt de egna tillstånden som låter dem veta närvaron av noll energi i klyftan. Nu finns det ganska tunga teoretiska modeller som kan förklara många otroliga egenskaper hos dessa intressanta system. I lekmässiga termer betyder topologiskt oföränderligt att stänga och öppna bandgapet bör vara kontinuerligt utan att systemet störs. Att stänga bandgapet i solid state innebär att gå mot ledaren och öppna bandgapet betyder att få en insualtor. Så i grund och botten skapar detta speciella fall en koppling mellan ledningsbandet och Valensbandet som leder till ytstatusen. Vi kan tänka som om något går från negativt till positivt, det måste passera noll någonstans. Så, dessa nolllägen är beviset på att det finns stater. Dessutom är dessa yttillstånd / kanttillstånd (kanttillstånd i 2D, yttillstånd i 3 D) tidsomvändande invariant vilket säger att för varje energitillstånd är det omvända tillståndet också ett eget tillstånd av samma energi. I klassisk mekanik speciellt för centrifugeringssystem 1/2, om vi vänder tidens pil två gånger, bör allt gå tillbaka till sig själv. Men i kvantsystem, för halva heltalssnurr, betyder en rotation på 2 \ pi -1. Det finns också en sats som ges av Kramers om att ett tillstånd som kännetecknas av vektorn k är degenererat med det tillstånd som kännetecknas av -k betyder att den rör sig i motsatt riktning, vilket motsvarar att gå bakåt i tiden. E (k, \ uparrow) = E (-k, \ downarrow) Samtidigt som vi vänder om tiden byter vi ut två elektroner när kramerar kopplas ihop och dessa två kopior ser magnetfältet i motutbredningsriktning, så det ger upphov till två kanttillstånd, en som har snurrat upp och andra snurrar ner elektroner. Denna nya typ av fas kallas Topological Isolator med kanttillstånd och isolerar i bulk och bevarar tidsomvandlingssymmetri. Det finns fantastiska översiktsartiklar om detta ämne.
1. Topologiska isolatorer och superledare av Zhang och Xiao Liang Qi 2. Colloquium av Kane och Hasan För att ha skämt om topologi, där ” ett papper om ”Introduktion till topologisk ordning” av Xi Xiao Liang Qi.