“Fases topológicas y monopolos magnéticos”

Uno de los grandes triunfos de la física de materia condensada es la clasificación de las fases cuánticas de la materia a través del rompimiento espontáneo de simetrías, introducido por Landau a mediados del siglo pasado. El reciente descubrimiento de las fases topológicas de la materia ha establecido un nuevo paradigma dentro de la física, pues éstas no caben dentro de la clasificación de Landau. El primer ejemplo sobresaliente fue el efecto Hall cuántico, que dio pie al desarrollo de fases aún más interesantes, como los aislantes y semimetales topológicos. Los aislantes topológicos son materiales que se comportan como un aislante convencional en el volumen, pero pueden conducir electricidad en la superficie a través de estados electrónicos exóticos protegidos topológicamente, que pueden ser descritos en términos de fermiones de Dirac sin masa. Los semimetales de Weyl son cristales cuyas excitaciones de baja energía son fermiones de Weyl. Los semimetales de Weyl se caracterizan por la ruptura de la simetría de inversión temporal y/o paridad, y su estructura electrónica contiene al menos un par de nodos de Weyl en la zona de Brillouin. Además de sus interesantes propiedades electrónicas, estos materiales exhiben propiedades electromagnéticas únicas. El efecto topológico magnetoeléctrico podría encontrar aplicaciones interesantes, por ejemplo, podría usarse para escribir información en memorias magnéticas usando medios puramente eléctricos. Para llegar a la respuesta electromagnética de estas fases, podemos usar dos caminos: i) integración de Fermiones y ii) cálculo de la corriente Hall. Ambas llevan a la estructura de la electrodinámica axiónica, conocida en física de partículas por dar una posible solución al problema CP fuerte. En esta plática, daremos una introducción a las fases topológicas, desde el efecto Hall hasta los aislantes y semimetales topológicos. Haremos especial énfasis en la aparición de cuasipartículas relativistas en dicha descripción. También abordaremos la respuesta electromagnética distintiva de las fases topológicas, así como los efectos magnetoeléctricos que son firma única de la topología no trivial de dichas éstas.

Participante: Dr. Alberto Martín

Institución: Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM

Fecha y hora: Este evento terminó el Miércoles, 20 de Noviembre de 2019