Хопфион

Модель магнитного прыжка в твердом теле. B _em – возникающее магнитное поле (оранжевые стрелки); в хопфионе он не выравнивается по внешнему магнитному полю (черная стрелка).

Хопфион топологический — солитон . Это устойчивая трехмерная локализованная конфигурация трехкомпонентного поля. ${\vec {n}}=(n_{x},n_{y},n_{z})$ с узловатой топологической структурой. Они являются трехмерными аналогами 2D- скирмионов , которые демонстрируют аналогичные топологические свойства в 2D. Хопфионы широко изучаются во многих физических системах за последние полвека, как показано здесь http://hopfion.com.

Солитон подвижен и стабилен, т. е. защищен от распада энергетическим барьером . Он может быть деформирован, но всегда сохраняет целочисленный топологический инвариант Хопфа. Он назван в честь немецкого математика Хайнца Хопфа .

Модель, поддерживающая хопфионы, была предложена следующим образом.

$H=(\partial {\bf {n}})^{2}+(\epsilon _{ijk}{\bf {n}}\cdot \partial _{i}{\bf {n}}\times \partial _{j}{\bf {n}})^{2}$

Члены производных более высокого порядка необходимы для стабилизации хопфионов.

Стабильные прыжки были предсказаны в рамках различных физических платформ, включая теорию Янга – Миллса, сверхпроводимость и магнетизм.

Экспериментальное наблюдение

Хопфионы наблюдались экспериментально в хиральных коллоидных магнитных материалах. в хиральных жидких кристаллах, в мультислоях Ir/Co/Pt с использованием рентгеновского магнитного циркулярного дихроизма и в поляризации монохроматического света в свободном пространстве.

Теоретически было предсказано, что в киральных магнитах вариант хопфиона со спиральным фоном возникает внутри спиральной магнитной фазы, где он был назван «геликнотоном». В последние годы также появилась концепция «дробного прыжка», когда не все прообразы намагниченности имеют ненулевое зацепление.

См. также

• Скирмион
• расслоение Хопфа

Внешние ссылки

• «Гопфионы в современной физике» . hopfion.com .