狄拉克半金属

在大多数材料里，电子是迟钝的，像碗里滚动的弹珠——你一推，它才慢慢加速，因为它带着确定的重量。可在少数特殊材料里，电子反而表现得像光束：它们没有有效质量，总以一个固定而轻快的速度运动。狄拉克半金属，就是一种电子表现得像这种无质量、像光一样的粒子的材料。

更确切地说，狄拉克半金属是这样一种材料：它的能带在一些孤立的点上相遇，价带和导带在那里以锥形相触，像两个尖对尖的冰淇淋甜筒。在这样一个点附近，电子的能量随动量呈直线正比上升，这恰好是无质量相对论性粒子所遵循的规则——也就是狄拉克方程描述的那种。于是在晶体内部，电子模仿着以单一固定速度飞驰的无质量粒子，这速度远低于光速，却同样恒定。

它之所以重要，是因为这些像光一样的电子赋予材料非凡的性质——极高的迁移率、对磁场不寻常的响应——而且它们充当一个母态，只要轻轻破坏某个对称性，就能从中孕育出别的拓扑相。一个常见的混淆是以为电子真的以光速行进；它们并不会。它们只是遵循同一个无质量方程，但速度要慢上几百倍。而且这些锥只出现在特殊的点上，并非材料里处处都有。