2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries |
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| Project/Area Number |
22103003
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
石川 修六 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90184473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 竜司 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (00323783)
東谷 誠二 広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (70304368)
三宅 和正 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (90109265)
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| Keywords | 超流動ヘリウム3 / エアロジェル界面 / マヨラナフェルミオン / 奇周波数クーパー対 / カイラル超伝導 / アンドレーエフ束縛状態 / 固有軌道角運動量 / 対称性の破れ |
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| Research Abstract |
石川は、超流動ヘリウム3-B相に接するエアロジェル界面での奇周波数クーパー対を検出する実験を行い、新奇なNMR信号をいくつか検出した。奇周波数状態かどうかを現在検討している。狭い平行平板空間内の第4音波実験では、空間の幅に依存する超流動密度の連続、不連続変化をA-B相転移温度で観測した。今後の半整数量子渦の観測へ繋がるテクスチャー制御の結果である。石川と東谷は、エアロジェル中を伝播する第4音波のエネルギー損失が、粘性ではなく摩擦によることを明らかにした。固有軌道角運動量検出実験を開始した。
東谷は、超流動ヘリウム3-B相の表面奇周波数クーパー対の解析を行い、奇周波数対振幅のエネルギー依存性とアンドレーエフ束縛状態を反映した局所状態密度の低エネルギー構造に極めて密接な相関があること、低エネルギー極限では両者の値が完全に一致することを明らかにした。
野村と東谷は、超流動ヘリウム3の横波音響インピーダンス実験の解析を進め、壁のラフネスが小さいときの低エネルギーピークが表面束縛状態の線形分散関係に起因することを突き止めた。この線形分散関係は、表面マヨラナフェルミオン状態の特徴の一つで、マヨラナフェルミオンの実在を示す初めての実験となった。この結果はJ.Phys.Soc.Jpn.に掲載され、Paper of Editors'Choiceに撰ばれた。野村は石川と協力してマヨラナ性に起因する磁気異方性のNMR測定準備を行った。
三宅は、時間反転対称性の破れたカイラル超伝導状態において固有磁気モーメント(固有軌道角運動量)の大きさを再隣接サイト間に引力が働く格子モデルで評価し、基底状態ではμ_B×Nのオーダーとなることを示した。また、奇周波数超伝導状態について長年の謎であった「負マイスナー効果」の問題が経路積分の方法を正しく適用することにより解決されることを明確に示した。
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