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Gravitational anomaly in the ferrimagnetic topological Weyl semimetal NdAlSi

手征异常 Weyl半金属 物理 半经典物理学 重力异常 凝聚态物理 磁场 半金属 铁磁性 异常(物理) 万有引力 费米子 量子电动力学 量子力学 量子 磁化 数值相对论 广义相对论数学导论 带隙
作者
Pardeep Kumar Tanwar,Mujeeb Ahmad,Md. Shahin Alam,Xiaohan Yao,Fazel Tafti,Marcin Matusiak
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:108 (16)
标识
DOI:10.1103/physrevb.108.l161106
摘要

Quantum anomalies are the breakdowns of classical conservation laws that occur in a quantum-field theory description of a physical system. They appear in relativistic field theories of chiral fermions and are expected to lead to anomalous transport properties in Weyl semimetals. This includes a chiral anomaly, which is a violation of the chiral current conservation that takes place when a Weyl semimetal is subjected to parallel electric and magnetic fields. A charge pumping between Weyl points of opposite chirality causes the chiral magnetic effect that has been extensively studied with electrical transport. On the other hand, if the thermal gradient, instead of the electrical field, is applied along the magnetic field, then as a consequence of the gravitational (also called the thermal chiral) anomaly an energy pumping occurs within a pair of Weyl cones. As a result, this is expected to generate anomalous heat current contributing to the thermal conductivity. We report an increase of both the magnetoelectric and magnetothermal conductivities in the semiclassical regime of the magnetic Weyl semimetal NdAlSi. Our work also shows that the anomalous electric and heat currents, which occur due to the chiral magnetic effect and gravitational anomalies respectively, are still linked by a 170-year-old relation called the Wiedemann-Franz law.
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