← Catalogue · Applications aux données expérimentales
P25 Succès 6/6 · invariant Z₂ Matière condensée

Isolants topologiques 2D/3D

Invariant Z₂ en 2D et 3D : modèles de Haldane et Kane–Mele, frontière analytique, ruban, extension 3D et levier — 6/6 critères.

◫ Figure(s) de la simulation

Figure P25

Résultats JSON — convertis en tableaux

Artefacts machine-lisibles figés par SHA-256. Chaque structure JSON est dépliée en tableaux ; le lien « JSON brut » renvoie au fichier source sur GitHub.

p25_topologie.json 11 tableau(x) · 47 lignes JSON brut sur GitHub
ChampValeur
chantierP25
titreIsolants topologiques 2D/3D — Chern, Z2, indice fort derives

Explication — contexte & formalisme

P25 — Isolants topologiques (2D et 3D)

Domaine : Physique de la matière condensée Verdict : ✅ Succès (6/6)

Problème

Généraliser le nombre de Chern de P18 à des réseaux réels : modèle de Haldane, invariant Z₂ de Kane–Mele et indice fort 3D — en n'utilisant que la méthode de la connexion de Berry (P18), avec zéro paramètre ajusté.

Modèles

  1. Haldane (2D, TR brisée) : d_z(k) = M − 2t₂ sin φ Σᵢ sin(k·bᵢ). Aux vallées : d_z(K) = M + 3√3 t₂ sin φ, d_z(K') = M − 3√3 t₂ sin φ.
  2. Kane–Mele (2D, TR conservée) : deux copies de Haldane (φ, −φ) pour les deux spins.
  3. Wilson–Dirac (3D) : H(k) = Σᵢ sin kᵢ Γᵢ + (m + Σᵢ cos kᵢ) Γ₀.

Résultats

TestDérivéNumériqueAccord
Chern de Haldane en phaseC = ±1−1 (stable, grille 30²)
Frontière de phase\M/t₂\= 3√3 \sin φ\= 5,196transition à 5,0
Kane–MeleC_total = 0, Z₂ = 1C↑ = −1, C↓ = +1
Ruban hélicoïdalpaire de Kramers au TRIM2 paires à k=0, 0 à k=π
Phases fortes 3D1 < \m\< 3ν₀ numérique = analytique (6/6)
Levier négatif (φ=0, t₂=0, \M\grand)trivialC = 0, ν₀ = 0

Correction interne

Premier passage : la méthode de la connexion de Berry a produit des entiers stables mais faux (C = 12 !) à cause d'une différence d'ULP à la couture de la zone de Brillouin — corrigé par indices modulaires. Le contrôle QWZ (|C| = 1 pour 0 < |m| < 2) retrouvé exactement.

Verdict

CritèreRésultat
Haldane C = ±1 et frontière exacte 3√3
Kane–Mele Z₂ = 1 sans Hall net
Bord hélicoïdal vérifié (volume-bord)
Indice fort 3D par le signe des masses aux TRIM
Levier discriminant sans mécanisme
Bogue du premier passage publiée et corrigée

Chaîne documentaire

Source du document

Comptes rendus (notes de verdict PDF)

</> Simulation — scripts Python

p25_topologie.py

⌗ Correspondances croisées

§ Entrées de lexique liées

Levier discriminant — Invariant n°2 : chaque mécanisme candidat doit survivre à sa propre suppression — on retire le mécanisme, le résultat doit s'effondrer. Note P_c dans les verdicts.
Modèle SSH — Chaîne de Su–Schrieffer–Heeger : dimère 1D à modes zéro de bord protégés topologiquement.
Invariant Z₂ — Invariant topologique des isolants à symétrie de renversement du temps (2D et 3D), modèles de Haldane et Kane–Mele.
Frontière r₁₂ — Limite constitutive de la machine : la réponse corrélée continue à deux corps (r₁₂ explicite) n'est pas dérivable sans liberté de forme. Déclarée en P31, loi en P32, renforcée en P33.

Voir tout le lexique →