自旋轨道耦合的Madelung流体力学:作用原理、电流与关联

该研究团队利用自旋量子流体动力学的变分结构和哈密顿结构,揭示了电子运动中自旋轨道耦合(SOC)伴随的关联效应与转矩机制。通过将哈密顿作用原理应用于泡利方程,研究人员分离出SOC诱导的量子作用力——这些力作用于轨道马德隆-玻姆轨迹,并补充了自旋量子流体动力学中已知的常规力项。传统自旋流体动力学力与量子几何张量(QGT)相关,而SOC诱导的轨道力源自一种特殊电流算符,该算符对自旋电流有重要贡献但长期被忽视。不同力项的区分揭示出产生量子自旋轨道关联的两种根本不同机制。 基于该流体动力学系统的哈密顿结构,该工作还阐明了自旋输运特征,如自旋霍尔效应中的电流偏移以及关联诱导的量子转矩。最后,研究人员通过平面SOC构型下的马德隆-拉什巴方程演示该理论框架,并提出了一种基于粒子的数值实现方案。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-15 18:54

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