2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries |
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22103003
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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, 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 公益財団法人豊田理化学研究所, 基礎工学研究科, 常勤フェロー (90109265)
中原 幹夫 近畿大学, 理工学部, 教授 (90189019)
高木 丈夫 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00206723)
池上 弘樹 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 専任研究員 (70313161)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超流動3He / スピン三重項超流体 / 半整数量子渦 / 表面マヨラナ状態 / 奇周波数クーパー対 / カイラルドメイン壁 / トポロジカル超流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超流動3HeｰA相での半整数量子渦探索（石川（代表）、中原、高木）A相は時間反転対称性が破られたカイラル超流体であり、軌道とスピンの自由度がそれぞれπの位相回転を担う半整数量子渦が薄膜超流動状態で予想されている。中原は磁場下回転での半整数渦の安定性と渦格子の形成を理論計算した。高木は半整数渦格子の全体に拡がるスピン波共鳴周波数の回転角速度依存性を計算した。石川は高磁場下で回転しながら超流動転移させ実験を進めたが、半整数量子渦の検出には至っていない。
超流動3HeｰB相のマヨラナ束縛状態に対する磁気効果（野村）ゼロ磁場中のB相は時間反転対称であり、壁の鏡面度が大きいときに表面マヨラナコーンを持ったトポロジカル超流体であることが明らかになった。磁場下では時間反転対称性が破れトポロジカルに保護された表面マヨラナモードが消失し、ゼロエネルギーギャップが出現するトポロジカル相転移が予想されている。磁場下での実験で音響インピーダンスの実部虚部に特徴的な振る舞いを見いだした。磁場によるトポロジカル相転移にともなうギャップ生成と考えている。
不均一・超伝導体における奇周波数クーパー対とスピン帯磁率（東谷、三宅）奇周波数クーパー対の存在はスピン帯磁率の増大という異常を低温で引き起こす。これは奇周波数状態の「負の超流動密度」に起因することが示された。奇周波数超伝導状態での「負のマイスナー効果」と同じと考えられる。
超流動3HeｰB相の表面奇周波数状態と自発スピン流（東谷）表面束縛状態は自発スピン流を生み出す。このスピン流が偶周波数クーパー対と奇周波数クーパー対が共存する領域のみに散在することを示した。
超流動3HeｰA相表面におけるトポロジカル欠陥の観測（池上）A相の自由表面に形成されたカイラルドメイン壁の存在を電子に働くマグナス力から観測した。特異な欠陥(Boojum等)のドメイン壁構造を探索する研究を始めた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Spin-Dependent Acoustic Response in the Nonunitary A1 and A2 Phases of Superfluid He3 under High Magnetic Fields2015
Author(s)
S. Murakawa, A. Yamaguchi, M. Arai, M. Wasai, Y. Aoki, H. Ishimoto, R. Nomura, Y. Okuda, Y. Nagato, S. Higashitani, K. Nagai
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 114
Pages: 105304-1-5
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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