Anisotropic scaling for 3D topological models
- 1. Beijing Computational Science Research Center
- 2. University of Lisbon
- 3. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
- 4. Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Description
A proposal to study topological models beyond the standard topological classification and that exhibit breakdown of Lorentz invariance is presented. The focus of the investigation relies on their anisotropic quantum critical behavior. We study anisotropic effects on three-dimensional (3D) topological models, computing their anisotropic correlation length critical exponent [Formula: see text] obtained from numerical calculations of the penetration length of the zero-energy surface states as a function of the distance to the topological quantum critical point. A generalized Weyl semimetal model with broken time-reversal symmetry is introduced and studied using a modified Dirac equation. An approach to characterize topological surface states in topological insulators when applied to Fermi arcs allows to capture the anisotropic critical exponent [Formula: see text]. We also consider the Hopf insulator model, for which the study of the topological surface states yields unusual values for [Formula: see text] and for the dynamic critical exponent z. From an analysis of the energy dispersions, we propose a scaling relation [Formula: see text] and [Formula: see text] for [Formula: see text] and z that only depends on the Hopf insulator Hamiltonian parameters p and q and the axis direction [Formula: see text]. An anisotropic quantum hyperscaling relation is also obtained.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يتم تقديم اقتراح لدراسة النماذج الطوبولوجية خارج التصنيف الطوبولوجي القياسي والتي تظهر تفصيل ثبات لورنتز. يعتمد تركيز التحقيق على سلوكهم النقدي الكمي متباين الخواص. ندرس التأثيرات متباينة الخواص على النماذج الطوبولوجية ثلاثية الأبعاد (3D)، ونحسب أسها الحرج لطول الارتباط متباين الخواص [الصيغة: انظر النص] الذي تم الحصول عليه من الحسابات العددية لطول اختراق حالات سطح الطاقة الصفرية كدالة للمسافة إلى النقطة الحرجة الكمومية الطوبولوجية. يتم إدخال نموذج ويل نصف المعدني المعمم مع تماثل انعكاس الوقت المكسور ودراسته باستخدام معادلة ديراك المعدلة. يسمح نهج لتوصيف حالات السطح الطوبولوجي في العوازل الطوبولوجية عند تطبيقها على أقواس فيرمي بالتقاط الأس الحرج متباين الخواص [الصيغة: انظر النص]. وننظر أيضًا في نموذج عازل هوبف، الذي تنتج عنه دراسة حالات السطح الطوبولوجي قيمًا غير عادية لـ [الصيغة: انظر النص] وللأس الحرج الديناميكي z. من تحليل مشتتات الطاقة، نقترح علاقة قياس [الصيغة: انظر النص] و [الصيغة: انظر النص] لـ [الصيغة: انظر النص] و z التي تعتمد فقط على معلمات عازل هوبف هاميلتونيان p و q واتجاه المحور [الصيغة: انظر النص]. كما يتم الحصول على علاقة مفرطة الحجم الكمومية متباينة الخواص.Translated Description (French)
Une proposition visant à étudier des modèles topologiques au-delà de la classification topologique standard et présentant une ventilation de l'invariance de Lorentz est présentée. L'objectif de l'enquête repose sur leur comportement critique quantique anisotrope. Nous étudions les effets anisotropes sur des modèles topologiques tridimensionnels (3D), en calculant leur exposant critique de longueur de corrélation anisotrope [Formule : voir texte] obtenu à partir de calculs numériques de la longueur de pénétration des états de surface à énergie nulle en fonction de la distance au point critique quantique topologique. Un modèle semimétallique de Weyl généralisé avec une symétrie d'inversion temporelle brisée est introduit et étudié à l'aide d'une équation de Dirac modifiée. Une approche pour caractériser les états de surface topologiques dans les isolants topologiques lorsqu'elle est appliquée aux arcs de Fermi permet de capturer l'exposant critique anisotrope [Formule : voir texte]. Nous considérons également le modèle d'isolant de Hopf, pour lequel l'étude des états de surface topologiques donne des valeurs inhabituelles pour [Formule : voir texte] et pour l'exposant critique dynamique z. A partir d'une analyse des dispersions d'énergie, nous proposons une relation de mise à l'échelle [Formule : voir texte] et [Formule : voir texte] pour [Formule : voir texte] et z qui ne dépend que des paramètres hamiltoniens de l'isolant de Hopf p et q et de la direction de l'axe [Formule : voir texte]. Une relation d'hyperscaling quantique anisotrope est également obtenue.Translated Description (Spanish)
Se presenta una propuesta para estudiar modelos topológicos más allá de la clasificación topológica estándar y que muestren desglose de la invariancia de Lorentz. El enfoque de la investigación se basa en su comportamiento crítico cuántico anisotrópico. Estudiamos los efectos anisotrópicos en modelos topológicos tridimensionales (3D), calculando su exponente crítico de longitud de correlación anisotrópica [Fórmula: ver texto] obtenido a partir de cálculos numéricos de la longitud de penetración de los estados superficiales de energía cero en función de la distancia al punto crítico cuántico topológico. Se introduce y estudia un modelo semimetálico de Weyl generalizado con simetría de inversión de tiempo rota utilizando una ecuación de Dirac modificada. Un enfoque para caracterizar los estados superficiales topológicos en aisladores topológicos cuando se aplica a arcos de Fermi permite capturar el exponente crítico anisotrópico [Fórmula: ver texto]. También consideramos el modelo de aislador de Hopf, para el cual el estudio de los estados de superficie topológicos produce valores inusuales para [Fórmula: ver texto] y para el exponente crítico dinámico z. A partir de un análisis de las dispersiones de energía, proponemos una relación de escala [Fórmula: ver texto] y [Fórmula: ver texto] para [Fórmula: ver texto] y z que solo depende de los parámetros hamiltonianos del aislante de Hopf p y q y la dirección del eje [Fórmula: ver texto]. También se obtiene una relación de hiperescala cuántica anisotrópica.Files
s41598-021-01888-x.pdf.pdf
Files
(3.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:71da8226d366e3f57ef200c273bc8222
|
3.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- قياس متباين الخواص للنماذج الطوبولوجية ثلاثية الأبعاد
- Translated title (French)
- Mise à l'échelle anisotrope pour les modèles topologiques 3D
- Translated title (Spanish)
- Escalado anisotrópico para modelos topológicos 3D
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3211702481
- DOI
- 10.1038/s41598-021-01888-x
References
- https://openalex.org/W1501955150
- https://openalex.org/W1528946541
- https://openalex.org/W1538825449
- https://openalex.org/W1586651324
- https://openalex.org/W1963826472
- https://openalex.org/W2003397144
- https://openalex.org/W2005958311
- https://openalex.org/W2006294391
- https://openalex.org/W2032685393
- https://openalex.org/W2037807652
- https://openalex.org/W2070170903
- https://openalex.org/W2086129240
- https://openalex.org/W2093737252
- https://openalex.org/W2093870602
- https://openalex.org/W2094519360
- https://openalex.org/W2102074887
- https://openalex.org/W2107089964
- https://openalex.org/W2147255455
- https://openalex.org/W2152240519
- https://openalex.org/W2175118067
- https://openalex.org/W2244586181
- https://openalex.org/W2258225534
- https://openalex.org/W2463372891
- https://openalex.org/W2522016227
- https://openalex.org/W2573225994
- https://openalex.org/W2610828078
- https://openalex.org/W2611395271
- https://openalex.org/W2755974218
- https://openalex.org/W2782602751
- https://openalex.org/W2784290494
- https://openalex.org/W2788996946
- https://openalex.org/W2913144890
- https://openalex.org/W2989635332
- https://openalex.org/W3003938855
- https://openalex.org/W3015309863
- https://openalex.org/W3019214374
- https://openalex.org/W3020912275
- https://openalex.org/W3044545081
- https://openalex.org/W3044559912
- https://openalex.org/W3084323781
- https://openalex.org/W3088940758
- https://openalex.org/W3098330817
- https://openalex.org/W3102308831
- https://openalex.org/W3102375756
- https://openalex.org/W3105605562
- https://openalex.org/W3105719792
- https://openalex.org/W3119121976
- https://openalex.org/W3172862310
- https://openalex.org/W3174658623
- https://openalex.org/W428438025
- https://openalex.org/W4301787874