Skyrmió

De Viquipèdia
Salta a: navegació, cerca

En física teòrica de partícules, l'skyrmió és una partícula hipotètica relacionada originalment amb els barions.[1] Va ser proposta per Tony Skyrme com una superposició quàntica de barions i estats ressonants hadrònics [2] per a explicar algunes propietats de la matèria nuclear.[3]

Els Skyrmions com a objectes topològics són també importants en física de l'estat sòlid, especialment en la tecnologia emergent d'espintrònica. S'ha proposat, però no provat definitivament, l'existència de Skyrmions en estats de condensats de Bose-Einstein, en superconductors, en pel·lícules magnètiques primes i en cristalls líquids quirals nemàtics.[4][5][6][7]

Definició matemàtica[modifica]

En teoria de camps, els skyrmions són solucions clàssiques no-trivials homotòpiques d'un model-sigma no-lineal, i.e. són solitons topològics. Un exemple té lloc en models quirals[8] de mesons, on la varietat del model-signa és un espai homogeni del grup d'estructura

on SU(N)L i SU(N)R són les parts esquerres i dretes de la matriu del grup unitari especial SU(N), i SU(N)diag és el subgrup diagonal.

Si l'espaitemps té la topologia S3×R, les configuracions clàssiques poden ser classificades pel seu nombre integral de bobinatge[9] car el tercer grup d'homotopia

és equivalent a l'anell d'enters, amb el signe de congruència referit a l'homeomorfisme.

Un terme topològic pot ser afegit al lagrangià quiral, la integral del qual depén només de la classe d'homotopia. Aquest fet resulta en sectors de superselecció del model quantitzat. Un skyrmió pot ser aproximat per un solitó de l'equació de Sinus-Gordon. Després de la quantització via l'ansatz de Bethe o altrament, es converteix en un fermió que interacciona segons el model de Thirring massiu.

Referències[modifica]

  1. At later stages the model was also related to mesons.
  2. {{{author}}} (2002). "What exactly is a Skyrmion?." {{{version}}}.
  3. M.R.Khoshbin-e-Khoshnazar,"Correlated Quasiskyrmions as Alpha Particles",Eur.
  4. Al Khawaja, Usama; Stoof, Henk «Skyrmions in a ferromagnetic Bose–Einstein condensate». Nature, 411, 6840, 2001, pàg. 918–20. Bibcode: 2001Natur.411..918A. DOI: 10.1038/35082010. PMID: 11418849.
  5. {{{author}}} (2011). "Possibility of Skyrmion Superconductivity in Doped Antiferromagnet K2Fe4Se5." {{{version}}}.
  6. Kiselev, N. S.; Bogdanov, A. N.; Schäfer, R.; Rößler, U. K. «Chiral skyrmions in thin magnetic films: New objects for magnetic storage technologies?». Journal of Physics D: Applied Physics, 44, 39, 2011, pàg. 392001. arXiv: 1102.2726. Bibcode: 2011JPhD...44M2001K. DOI: 10.1088/0022-3727/44/39/392001.
  7. Fukuda, J.-I.; Žumer, S. «Quasi-two-dimensional Skyrmion lattices in a chiral nematic liquid crystal». Nature Communications, 2, 2011, pàg. 246. Bibcode: 2011NatCo...2E.246F. DOI: 10.1038/ncomms1250. PMID: 21427717.
  8. Chiral models stress the difference between "left-handedness" and "right-handedness".
  9. The same classification applies to the mentioned effective-spin "hedgehog" singularity": spin upwards at the northpole, but downward at the southpole.