【直播】【南高师·格物名师云讲堂】自旋波频率梳与彭罗斯超辐射

严鹏 教授

严鹏，电子科技大学教授，博士生导师，2006年本科毕业于中国科技大学近代物理系，2011年于香港科技大学获物理学博士学位，2011-2015年期间，先后在荷兰代尔夫特理工大学，德国美因兹大学从事博士后研究工作。专注于拓扑物态、自旋电子学、量子磁子学等前沿领域研究，在 《Physica Review Letters》 、 《NatureCommunications》 等发表高水平学术论文60余篇，应邀为物理学顶尖综述期刊 《Physics Reports》 撰写了长篇综述文章2篇，撰写了专著2部。主持了国家自然科学基金，国家重点研发计划课题，海外高层次青年人才计划，科技委前沿探索项目等。

频率梳是指一系列离散的、等频率间隔的如梳子形状的光谱。光频梳技术的发明被广泛认为是精密测量历史上具有革命意义的进展，因此获得了2005年的诺贝尔物理学奖。在本次报告中，我们将探索基于自旋波的频率梳现象。非线性效应对频率梳的产生至关重要，磁性介质中最重要的两种非线性效应是三磁子和四磁子过程(这里磁子是自旋波的量子)。可以证明，在二维或者更高维度的体系中，四磁子过程一般不产生频率梳。而三磁子过程的强度通常由磁偶极相互作用决定，因此非常弱。最近的研究表明，非共线的拓扑磁结构能够极大地增强三磁子作用。我们研究了自旋波与磁涡旋非线性散射中的量子化效应。我们发现旋转对称性会让频率梳的每支谱线携带不同的轨道角动量，相邻谱线的轨道角动量相差一个量子数;满足一定条件下，磁子频率梳中的高阶模会被放大，而低阶模则被束缚在涡核的旋进轨道内。该效应可以类比天文学中粒子从旋转的黑洞中获取能量的过程。我们将此效应命名为“自旋波彭罗斯超辐射效应”。这种放大效应显著提高了自旋波频率梳的平整度，有助于实现自旋波频率梳在微波精密测量、磁传感等领域的应用，开辟了利用磁子学模拟旋转黑洞等天文学现象的新思路。