狄拉克半金屬

在大多數材料裡，電子是遲鈍的，像碗裡滾動的彈珠——你一推，它才慢慢加速，因為它帶著確定的重量。可在少數特殊材料裡，電子反而表現得像光束：它們沒有有效質量，總以一個固定而輕快的速度運動。狄拉克半金屬，就是一種電子表現得像這種無質量、像光一樣的粒子的材料。

更確切地說，狄拉克半金屬是這樣一種材料：它的能帶在一些孤立的點上相遇，價帶和導帶在那裡以錐形相觸，像兩個尖對尖的冰淇淋甜筒。在這樣一個點附近，電子的能量隨動量呈直線正比上升，這恰好是無質量相對論性粒子所遵循的規則——也就是狄拉克方程描述的那種。於是在晶體內部，電子模仿著以單一固定速度飛馳的無質量粒子，這速度遠低於光速，卻同樣恆定。

它之所以重要，是因為這些像光一樣的電子賦予材料非凡的性質——極高的遷移率、對磁場不尋常的響應——而且它們充當一個母態，只要輕輕破壞某個對稱性，就能從中孕育出別的拓撲相。一個常見的混淆是以為電子真的以光速行進；它們並不會。它們只是遵循同一個無質量方程，但速度要慢上幾百倍。而且這些錐只出現在特殊的點上，並非材料裡處處都有。