論文の概要: Beyond skyrmion spin texture from quantum Kelvin-Helmholtz instability
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11217v1
- Date: Tue, 20 Aug 2024 22:28:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-22 19:09:22.823718
- Title: Beyond skyrmion spin texture from quantum Kelvin-Helmholtz instability
- Title（参考訳）: 量子ケルビン・ヘルムホルツ不安定性によるスカイミオンスピンテクスチャーの超越
- Authors: SeungJung Huh, Wooyoung Yun, Gabin Yun, Samgyu Hwang, Kiryang Kwon, Junhyeok Hur, Seungho Lee, Hiromitsu Takeuchi, Se Kwon Kim, Jae-yoon Choi,
- Abstract要約: トポロジーは様々な科学分野に深く影響を与え、物質の相を分類するための強力な枠組みを提供する。
強磁性超流体中のトポロジーの枠組みを超えた特異なスカイミオンの観測を報告する。
量子ケルビン・ヘルムホルツ不安定性の普遍的な状態の実現に成功し、偏心分数スカイミオンを同定した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.93167066106257
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Topology profoundly influences diverse fields of science, providing a powerful framework for classifying phases of matter and predicting nontrivial excitations, such as solitons, vortices, and skyrmions. These topological defects are typically characterized by integer numbers, called topological charges, representing the winding number in their order parameter field. The classification and prediction of topological defects, however, become challenging when singularities are included within the integration domain for calculating the topological charge. While such exotic nonlinear excitations have been proposed in the superfluid $^3$He-A phase and spinor Bose-Einstein condensate of atomic gases, experimental observation of these structures and studies of their stability have long been elusive. Here we report the observation of a singular skyrmion that goes beyond the framework of topology in a ferromagnetic superfluid. The exotic skyrmions are sustained by undergoing anomalous symmetry breaking associated with the eccentric spin singularity and carry half of the elementary charge, distinctive from conventional skyrmions or merons. By successfully realizing the universal regime of the quantum Kelvin-Helmholtz instability, we identified the eccentric fractional skyrmions, produced by emission from a magnetic domain wall and a spontaneous splitting of an integer skyrmion with spin singularities. The singular skyrmions are stable and can be observed after 2~s of hold time. Our results confirm the universality between classical and quantum Kelvin-Helmholtz instabilities and broaden our understanding on complex nonlinear dynamics of nontrivial texture beyond skyrmion in topological quantum systems.
- Abstract（参考訳）: トポロジーは様々な科学分野に深く影響を与え、物質相を分類し、ソリトン、渦、スカイミオンのような非自明な励起を予測する強力な枠組みを提供する。
これらの位相的欠陥は典型的には、その順序パラメータ場の巻数を表すトポロジカルチャージと呼ばれる整数数によって特徴づけられる。
しかし、トポロジカルな欠陥の分類と予測は、トポロジカルな電荷を計算するために積分領域に特異点が含まれていると困難になる。
このようなエキゾチックな非線形励起は、超流動の$^3$He-A相とスピノルのボース=アインシュタイン凝縮で提案されているが、これらの構造の実験的観察と安定性の研究は、長い間解明されてきた。
ここでは、強磁性超流体中のトポロジーの枠組みを超えた特異なスカイミオンの観測を報告する。
エキゾチックなスカイミオンは、偏心スピン特異点に関連する異常対称性の破れを経験し、従来のスカイミオンやメロンとは異なる基本的な電荷の半分を担っている。
量子ケルビン・ヘルムホルツ不安定性の普遍的な状態の実現に成功し、磁区壁からの放射とスピン特異点を持つ整数スカイミオンの自発分裂によって生じる偏心分数スカイミオンを同定した。
特異なスカイミオンは安定であり、2~sの保持時間後に観測できる。
我々の結果は、古典的および量子的ケルビン・ヘルムホルツ不安定性の普遍性を確認し、トポロジカル量子系のスカイミオンを超えた非自明なテクスチャの複雑な非線形ダイナミクスに対する理解を広げる。
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