論文の概要: Multipole groups and fracton phenomena on arbitrary crystalline lattices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10782v1
- Date: Wed, 25 Jan 2023 19:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-27 15:14:33.623106
- Title: Multipole groups and fracton phenomena on arbitrary crystalline lattices
- Title（参考訳）: 任意の結晶格子上の多重極群とフラクトン現象
- Authors: Daniel Bulmash, Oliver Hart and Rahul Nandkishore
- Abstract要約: 任意の結晶格子上の多極対称性を体系的に探索する。
これにより、任意の格子上の多極性対称性の結果を探索することによって、新しい物理学が見つかることが明らかになる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5735035463793008
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multipole symmetries are of interest in multiple contexts, from the study of
fracton phases, to nonergodic quantum dynamics, to the exploration of new
hydrodynamic universality classes. However, prior explorations have focused on
continuum systems or hypercubic lattices. In this work, we systematically
explore multipole symmetries on arbitrary crystal lattices. We explain how,
given a crystal structure (specified by a space group and the occupied Wyckoff
positions), one may systematically construct all consistent multipole groups.
We focus on two-dimensional crystal structures for simplicity, although our
methods are general and extend straightforwardly to three dimensions. We
classify the possible multipole groups on all two-dimensional Bravais lattices,
and on the kagome and breathing kagome crystal structures to illustrate the
procedure on general crystal lattices. Using Wyckoff positions, we provide an
in-principle classification of all possible multipole groups in any space
group. We explain how, given a valid multipole group, one may construct an
effective Hamiltonian and a low-energy field theory. We then explore the
physical consequences, beginning by generalizing certain results originally
obtained on hypercubic lattices to arbitrary crystal structures. Next, we
identify two seemingly novel phenomena, including an emergent, robust subsystem
symmetry on the triangular lattice, and an exact multipolar symmetry on the
breathing kagome lattice that does not include conservation of charge
(monopole), but instead conserves a vector charge. This makes clear that there
is new physics to be found by exploring the consequences of multipolar
symmetries on arbitrary lattices, and this work provides the map for the
exploration thereof, as well as guiding the search for emergent multipolar
symmetries and the attendant exotic phenomena in real materials based on
nonhypercubic lattices.
- Abstract（参考訳）: マルチポール対称性はフラクトン相の研究から非エルゴード量子力学、新しい流体力学の普遍性クラスの研究まで、複数の文脈で興味深い。
しかし、以前の探査では連続体系や超立方体格子に焦点が当てられていた。
本研究では,任意の結晶格子上の多極対称性を体系的に探究する。
結晶構造(空間群と占領されたワイコフ位置によって特定される)を考えると、体系的にすべての一貫した多重極群を構成することができる。
簡単な2次元結晶構造に着目するが,本手法は汎用的であり,直接的に3次元に拡張する。
全二次元ブラベイ格子およびカゴメ及び呼吸カゴメ結晶構造上の多極子群を分類し、一般結晶格子の手順を説明する。
wyckoff位置を用いて、任意の空間群における可能なすべての多極群を原理的に分類する。
有効な多極群が与えられたとき、有効ハミルトニアンと低エネルギー場理論をどのように構成するかを説明する。
次に、超立方体格子上で得られたある結果を任意の結晶構造に一般化することから始める。
次に、三角形格子上の創発的でロバストなサブシステム対称性と、電荷保存(単極子)を含まない呼吸カゴメ格子上の正確な多極対称性を含む、一見新しい2つの現象を同定する。
これは、任意の格子上の多極対称性の結果を探索することによって、新たな物理学が発見されることを示すものであり、この研究は、その探索の地図を提供し、また非超立方格子に基づく実材料における創発的多極対称性と付随するエキゾチックな現象の探索を導く。
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