几天前我通过博文《我的研究结果被诺奖得主Frank Wilczek二次发现》讲述了2016年时自己的研究结果[1]被德国《物理学年鉴》的审稿人以“直觉”否定，结果2024年被Frank Wilczek等人重新发现并发表的事情。

这两天我仔细的阅读了Frank Wilczek等人的论文[2]，并延伸阅读了引用他的论文[3]以及其他更早的文献。然后发现，我的论文[1]中的结果会被重新发现，并不是偶然，原来实验上“手征超导体”成为了可能，这种超导具有时间反演不变性，但是宇称（空间反演）却被破坏。这样一来，3D Chern-Simons场就有了用处，而这就是我论文[1]的研究内容。

这里提一句：Chern就是著名的华人数学家陈省身先生。

我查了一下中文互联网，应该还没有“超导磁场旋光性”和“手征迈斯纳效应”的词汇，所以今天我通过在科学网写这篇文章来首次引入这些词汇。因为Frank Wilczek开始做这方面的研究，所以我猜想也许不久这个方向会成为热门也不一定。Frank Wilczek做的很多东西都容易成为热点，比如早期的“任意子”，以及最近的“时间晶体”，后来都成为了热点。在论文[2]中他提出了“超导磁场旋光性”的概念，这与3D Chern-Simons场的性质紧密联系，当然他论文[2]中写的是“空间Chern-Simons场”。

以前大家的兴趣大都在2+1D Chern-Simons场（时间和空间的反演均被破坏），20世纪80年代初Frank Wilczek就意识到这种场会导致分数统计，从而引出了“任意子”的概念，大概是2020年的时候任意子存在的证据被实验观测到。20世纪80年代的时候，经过Frank Wilczek等人的努力，2+1D Chern-Simons场被用于分数量子霍尔效应的研究，并取得巨大的成功，在这个方向做出重要贡献的就有张首晟和文小刚两位华人物理学家。早期的量子霍尔效应需要很强的磁场，这个导致应用成本很高，后来张首晟等人想到利用材料的拓扑性质实现量子反常霍尔效应。后来，清华大学的薛其坤教授带领团队观测到这种效应。

不过，3D Chern-Simons场有什么神奇的性质，并不太清楚。2016年的时候我通过论文[1]分析出，它会改变甚至破坏超导的“迈斯纳效应”。迈斯纳效应被认为是超导态出现的关键证据，去年韩国著名的“LK-99室温超导事件”就是没有严格的“迈斯纳效应”的证据而被否定。众所周知，2+1D Chern-Simons场会导致“拓扑迈斯纳效应”，但是我的论文[1]却说3D Chern-Simons场会破坏“迈斯纳效应”，两者就差个“维克转动”怎么差异会这么大？！！这也是德国《物理学年鉴》审稿人凭直觉拒稿的理由。

由于我论文[1]与Frank Wilczek等人论文[2]中的主要方程几乎完全一样，所以我就直接贴上论文[2]中的公式（见图1）来解释一下我在论文[1]中做出了什么发现。

图1

我在论文[1]中分了三种情况来讨论图1中的方程（32），见下图2：

图2

情况C就是著名的超导“迈斯纳效应”，这个就不多提了。

情况B是论文[2]和[3]讨论的重点，此时超导不光有迈斯纳效应，还会出现磁场在超导表面震荡的现象。Frank Wilczek利用磁场的震荡提出“超导磁场旋光性”的概念[2]，而论文[3]的作者将其命名为“手征迈斯纳效应”。

情况A出现时，磁场直接穿透超导，不存在迈斯纳效应。这种情况被Frank Wilczek等人给直接否定掉了，他们认为此时超导体不稳定，因为“迈斯纳效应”被破坏了，从而超导态也就不存在了。我的论文[1]正是以此为题目《3D Chern-Simons Term breaks Meissner Effect》（翻译：空间陈-西蒙斯项破坏迈斯纳效应）。

不过，与Frank Wilczek等人不同的是，我在论文[1]中并没有否定情况A出现的可能性，我猜测高温超导的“预配对图像”可能就属于这种情形。

写下这篇博文，希望以后国内跟进这方面研究的学者能够注意到我2016年就做出了这项工作[1]。

 参考文献：

[1]. Yong Tao. 3D Chern-Simons Term breaks Meissner Effect. arXiv:1610.07414v2 (2016)

[2]. M. Stålhammar, M., Rudneva, D., Hansson, T. H., and Wilczek, F.: Emergent Chern-Simons interactions in 3+1 dimensions. Physical Review B 109, 064514 (2024)

[3]. Shyta, V., Brink, J., and Nogueira, F.: Chiral Meissner state in time-reversal invariant Weyl superconductors. Physical Review Research 6, 013240 (2024)