Bogoliubov-Fermi-Flächen in topologischen Supraleitern

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Timm
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429119772

Supraleiter zeigen eine Energielücke gegenüber Quasiteilchen-Anregungen. In unkonventionellen Supraleitern kann diese Energielücke Nullstellen für gewisse Quasiteilchen-Impulse aufweisen, die als Knoten bezeichnet werden. Wir haben kürzlich gezeigt, dass diese Knoten in Multiband-Supraleitern, die spontan die Zeitumkehrsymmetrie brechen, generisch zweidimensional sind. Sie können als Fermi-Flächen von Bogoliubov-Quasiteilchen verstanden werden. Dies ist interessant, da Fermi-Flächen typischerweise als charakteristisch für Normalleiter gelten. Weitere Forschung in zwei Richtungen ist nun dringend geboten und soll in diesem Projekt durchgeführt werden: Einerseits sollen die die Zeitumkehrsymmetrie brechenden Paarungszustände auf eine mikroskopische Basis gestellt und andererseits sollen experimentelle Signaturen der Fermi-Flächen ausgearbeitet werden.Das Hauptziel des ersten Teils der Projekts besteht darin, die Zeitumkehrsymmetrie brechenden Zustände mit Bogoliubov-Fermi-Flächen für mikroskopische Modelle mit Paarungswechselwirkung zu erhalten. Das Ziel ist, die Bedingungen für die Stabilität solcher Zustände zu verstehen. Die räumliche Struktur der supraleitenden Zustände, insbesondere nah an Oberflächen, soll ebenfalls untersucht werden. Dies ist notwendig für die Beschreibung oberflächenempfindlicher Experimente. Weiter ist es nun wichtig, mögliche Experimente vorzuschlagen und deren Ergebnisse vorherzusagen. Unser Ziel ist, zu verstehen, wie die Bogoliubov-Fermi-Flächen und die begleitende magnetische Ordnung Standard-Experimente für Supraleiter beeinflussen, insbesondere Photoemission, Tunnel-Effekte, thermodynamische Größen, die magnetische Eindringtiefe, die Magnetisierung, nukleare Sonden und die optische Leitfähigkeit. Außerdem haben wir vorläufige Argumente dafür, dass Quantenoszillationen existieren sollten, obwohl die Bogoliubov-Quasiteilchen im Mittel elektrisch neutral sind. Für alle Observablen werden wir die Abhängigkeit von der Temperatur und von einem angelegten Magnetfeld untersuchen, die für den Paarungszustand und die Bogoliubov-Fermi-Flächen charakteristisch sein sollten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Neuseeland, USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Daniel Agterberg; Dr. Philip M.R. Brydon