論文の概要: Charge Pumping Leptogenesis from the Symmetric Mass Generation Phase on a Four-Leg Ladder Lattice

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.42103v1
• Date: Fri, 30 Oct 2026 17:44:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-02 22:05:31.858362
• Title: Charge Pumping Leptogenesis from the Symmetric Mass Generation Phase on a Four-Leg Ladder Lattice
• Title（参考訳）: 4脚ラダー格子上の対称質量生成相からの電荷励起レプト生成
• Abstract要約: 量子ホール系における量子ポンピングは、バルクトポロジカルな性質である。 境界が異常のない場合、対称的な質量生成相互作用によって対称的にギャップを空けることができる。 単一注入フェルミオンが開境界条件下でどのように伝播するかを研究する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.122130327314984
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantized charge pumping in quantum Hall systems is a bulk topological property, typically manifesting on gapless boundaries as spectral flow through chiral edge modes upon flux insertion. When the boundary is anomaly-free, it can be symmetrically gapped by symmetric mass generation (SMG) interactions. However, the effects on quantized charge pumping at an interacting gapped boundary are unclear. We address this using density-matrix renormalization group simulations of a four-leg ladder quasi-(2+1)d realization of the (1+1)d 3-4-5-0 lattice chiral fermion model with six-fermion interactions at one edge. We find gapless modes near the interacting edge for both weak and strong couplings, but the edge can be in a fully gapped SMG phase at intermediate coupling. We also identify spontaneous breaking of the model's $\mathbb{Z}_2$ symmetry above a critical interaction strength. Across all three boundary phases, we find quantized charge pumping with the same pumped charge per flux quantum. The spatial distribution of the pumped charge varies between phases. Besides charge pumping, we study how a single injected fermion propagates under open boundary conditions. In the SMG phase, an interaction-induced flavor-mixing current develops at the endpoints of the gapped edge, which is absent in the weak- and strong-coupling limits. This current reveals a charge-redistribution mechanism unique to the SMG phase. Additionally, we propose an analogy between charge pumping in this model and a topological leptogenesis scenario in the (3+1)d Standard Model. The anomaly-free chiral U(1) symmetries of the 3-4-5-0 model play a role analogous to the baryon-minus-lepton symmetry of the Standard Model. In both settings, charge pumping can be associated with a continuous deformation along a classically defined but quantum-anomalous direction, while a discrete subgroup remains an exact quantum symmetry.
• Abstract（参考訳）: 量子ホール系における量子ポンピングはバルクトポロジカルな性質であり、通常はフラックス挿入時にキラルエッジモードを通してスペクトル流としてギャップのない境界に現れる。 境界が異常のない場合、対称質量生成(SMG)相互作用によって対称的にギャップを埋めることができる。 しかし、相互作用するギャップ境界における量子化された電荷ポンプの効果は明らかでない。 1+1)d 3-4-5-0格子キラルフェルミオンモデルの4脚ラグ準(2+1)d実現の密度行列再正規化群シミュレーションを用いてこの問題に対処する。 弱い結合と強いカップリングの両方において相互作用するエッジ付近でギャップレスモードが見つかるが、エッジは中間カップリングにおいて完全にギャップ化されたSMGフェーズに収まる。 また、臨界相互作用強度以上のモデルの$\mathbb{Z}_2$対称性の自発的な破れを同定する。 これら3つの境界相全体で、量子化された電荷ポンプは量子量子当たりの励起電荷と同じである。 励起電荷の空間分布は相によって異なる。 電荷ポンプの他に、単一注入フェルミオンが開境界条件下でどのように伝搬するかを研究する。 SMG相では、相互作用によって引き起こされるフレーバー混合電流はギャップ付きエッジの終端で発生し、弱い結合と強い結合の限界に欠ける。 この電流は、SMG相に特有の電荷再分配機構を明らかにする。 さらに、このモデルにおける電荷ポンプと3+1d標準モデルにおけるトポロジカルレプトゲン発生シナリオの類似性を提案する。 3-4-5-0モデルの異常な自由キラルなU(1)対称性は、標準模型のバリオン-ミナス-レプトン対称性に類似した役割を果たす。 どちらの設定でも、電荷ポンピングは古典的に定義されたが量子非正則な方向に沿った連続的な変形に関連付けられるが、離散部分群は正確な量子対称性を保っている。

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