무질량 양자전자기학과 그래핀과 디랙 준금속에서 유사 현상 (Massless QED and Analogy in Graphene and Dirac Semimetals)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 66권 / 11호 / 1409 ~ 1414페이지
· 저자명 : 김상표

초록

강한 양자전자기학(strong QED)은 중요하고 흥미로운 비섭동 양자현상 예를 들어 전자-양전자 쌍생성과 진공 복굴절(vacuum birefringence) 등을 예측한다. 자석별(magnetar) 같은 천체는 임계값보다 두자리수 이상되는 자기장을 갖지만 최근 급격히 발달된 초강력 레이저조차 비섭동 양자현상을 측정할 수 있는 전자기장의 세기에는 세자리수 이하로 낮다. 그러나 응집물질에서 전자-홀의 생성은 유효질량으로 결정되는 다른 임계값을 갖는데 디랙 진공에서 전자-양전자쌍을 생성하는데 필요하는 전기장보다 훨씬 낮은 전기장이라도 충분하다. 특히 그래핀과 디랙 준금속(semimetal)에서 전자와 홀이 질량이 없기 때문에 작은 세기의 전기장이라도 전자-홀을 생성할 수 있다. 본 논문은 무질량 양자전자기학을 재조명하고 그래핀과 디랙 준금속에서 유사 강한 양전자기학을 설명한다.

영어초록

Strong-field quantum electrodynamics (QED) predicts important and interesting nonperturbative quantum phenomena, such as electron-positron pair production, vacuum birefringence, $etc$. The critical field strength for such phenomena goes beyond the current technology of extremely high-intensity lasers by three orders of magnetude, though magnetars have magnetic fields two orders higher than the critical value. However, production of electron-hole pairs in condensed matter requires another critical strength, which is determined by using the effective mass of the electron, which is much lower than the electron's rest mass. In particular, electrons and holes in graphene and Dirac semimetal are described by using an effective massless theory. We critically review the massless QED action and the Schwinger effect and study the analogy between graphene and Dirac semimetals.

참고자료

· 없음