우리 학과 대학원생들인 김필광씨와 (제1 저자) 류지훈씨 (공동 저자), 그리고 박철환 교수는 (교신 저자) 고에너지 이론 물리학자 Nielsen 과 Ninomiya 가 (낮은 에너지 들뜸 상태가 Weyl 방정식으로 기술되는) Weyl 준금속에 대해서 1983년에 예측하고 최근 2년간 실험에서 확인된 chiral anomaly 현상이, 고에너지 이론 물리학자들의 처음 예상과 달리 강한 자기장이 걸리면 붕괴됨을 예측하였다.

요즘 응집 물질 물리학계의 큰 화두인 Weyl 준금속을 특정 짓는 두 가지 현상이 (i) 자기 전도 특성을 결정하는 chiral anomaly 와 (ii) Fermi arc 표면 상태인데, 우리 학과 연구팀은 둘 중에 앞의 현상이 붕괴할 수 있음을 예측했다. 이 예측에 따르면, chiral anomaly 와 밀접한 연관이 있는 자기 전도, 열전 현상, 플라즈몬 등 위상 준금속의 많은 특성을 새로운 방식으로 이해해야 한다. 독립적으로 수행된 최근 실험 연구로 [C.-L. Zhang et al., “Magnetic-tunneling-induced Weyl node annihilation in TaP,” Nature Physics 13, 979 (2017)] 우리 학과 연구팀의 예측이 맞음이 확인되었다.

이 연구 결과는 Physical Review Letters 에 출판되는 논문 중에 편집자가 특별히 중요하다고 판단한 전체의 1/6 정도 논문에 해당하는 Editors’ Suggestion 에 선정되었다. 여기에 선정된 논문들은 Physical Review Letters 에 실린 일반 논문들보다 평균 두 배 정도 더 많이 인용된다.

Pilkwang Kim, Ji Hoon Ryoo, and Cheol-Hwan Park, “Breakdown of the Chiral Anomaly in Weyl Semimetals in a Strong Magnetic Field,” Phys. Rev. Lett. 119, 266401 (2017).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.266401