2019 Fiscal Year Annual Research Report
Transport phenomena induced by the interplay of topology and symmetry in topological superconductors
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16K05448
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
水島 健 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50379707)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | トポロジカル超伝導 / ネマティック超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル超伝導体の典型例であるネマティック超伝導体の集団励起モードを調べた。低エネルギーモードとして、ネマティック秩序の揺らぎモードと、カイラル秩序の揺らぎモードが存在することがわかった。前者は結晶の回転対称性の破れに伴う擬 Nambu-Goldstone モードであり、後者は長寿命を持つ Higgs モードである。特に、Cuドープされたトポロジカル絶縁体ではキャリア数の増加とともにフェルミ面が3次元楕円状から2次元円筒形へと変化することが示唆されている。このフェルミ面形状変化に伴い、カイラル Higgs モードが動的に不安定化し、結晶の回転対象性が自発的に破れたネマティック超伝導状態から、時間反転対称性が自発的に破れたカイラル状態へと相転移することがわかった。このHiggs モードの動的不安定化は電磁応答を通して直接的に検出可能であることを指摘した。さらに、中性子星内部では高密度中性子による3P2超流動状態が実現していることが期待される。以前の我々の研究成果により、この3P2超流動状態がトポロジカルに非自明であることを明らかにした。本年度は、中性子星内部で実現される3P2超流動の温度磁場相図において3重臨界点が現れることを指摘し、臨界指数などを求めた。さらに3P2ネマティック相のトポロジカルな性質を明らかにし、渦に束縛されたマヨラナ粒子の存在を見出した。得られた成果は、中性子星の異常な冷却機構を解明していく上で重要な知見となると期待される。
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