2016 Fiscal Year Research-status Report
クォーク物質における近藤効果：重いクォークによる不純物効果がもたらす新しい物性
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16K05366
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
板倉 数記 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (30415046)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 近藤凝縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近藤効果の基本的な重要な性質は、媒質をなす軽い粒子と、不純物をなす重い粒子との相互作用が、軽い粒子の低エネルギー領域において増大するというものである。この性質は、相互作用の非可換性、フェルミ面の存在、量子効果などによって実現するものだと理解されている。一方、超伝導やカイラル対称性の破れでも、粒子粒子間、粒子反粒子間の相互作用が強くなり、クーパー対凝縮やカイラル凝縮を形成することによって実現する。このことから、軽いクォーク物質中に重いクォークを含む系が示す「近藤効果」でも同様に、軽い粒子と重い粒子との間の相互作用が強くなることから、軽い粒子と重い粒子の凝縮「近藤凝縮」が実現するだろうと考えられる。我々は、そのアイディアのもと、軽いクォークと重いクォークの間に4体Fermi相互作用を持つ簡単な模型のうちで、平均場近似を行ってそのような凝縮が可能かどうかを調べた。その結果、凝縮がゼロの基底状態に比べて、非ゼロの状態の方がエネルギー的に安定であること、また、その基底状態のまわりのゆらぎにはmass gapが存在することなどが明らかになった。我々は、近藤凝縮が非ゼロである状態を「近藤相Kondo phase」と呼ぶことにした。これは、軽いクォークの化学ポテンシャルμ、重いクォークの化学ポテンシャルに相当する量 λ の平面上のある一部分を示すものである。また、近藤凝縮は奇妙な事に、スカラー型の凝縮とベクター型の凝縮とが同時に存在する方が安定であることがわかった。この事を反映して、近藤凝縮にはトポロジカルな性質があることも発見された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
近藤効果を示すクォーク物質における非常に重要な性質である「近藤凝縮」やそのまわりの揺らぎを理解する事ができた。これは、近藤効果を場の理論的かつ非摂動的に扱う上で非常に重要な進歩であり、今後の研究の進展は全てこの枠組みの中で進める事ができるようになった。その意味で、現在は最終的な研究目的に向かっておおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
超伝導やカイラル対称性の破れとのアナロジーで言えば、我々の近藤効果に対する現時点の理解は、「平均場近似による非ゼロ凝縮の実現とそのまわりの微小な揺らぎ」の段階であると言える。すなわち、今後はこの「凝縮を持つ系」における様々な物理を議論することになる。幾つかの展開が可能だが、その中でも特に重要なものは、近藤凝縮がもたらす軽いクォーク物質の輸送的性質の変化である。具体的には、通常の近藤効果と同様に電気伝導度の変化に加えてカラー電気伝導度の変化や、ずり粘性、バルク粘性に対する影響もあるだろう。これらを標準的な枠組み（ボルツマン方程式など）を用いて解析していく予定である。
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