| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は, これまで行ってきたスピン3/2超伝導や鉄系超伝導の研究をさらに推進する一方で, 3He の新奇超流動に関する研究にも着手した. 3Heは, 最も確立したp波クーパー対状態であり, マヨラナ準粒子状態を実現する舞台として知られている. 一方, 制限空間内に閉じ込めると, ストライプ相と呼ばれる, 超伝導におけるFFLO状態と類似の, 空間一様でない超流動状態となることが理論的に提案されている. 近年このような非自明な超流動の観測を目指し, 英国ロイヤル・ホロウェイ大を中心とした実験グループによって, 厚さ1μmの薄い容器に閉じ込めた超流動3HeのNMR実験が行われた. そして, 空間一様な超流動でもストライプ相でもない信号を報告された. この結果を説明するために同実験グループは, ポルカドット(水玉)相と呼ばれる新たな超流動相を提案していたが, その熱力学的安定性や具体的な秩序変数の空間構造などは明らかになっていなかった.
そこで本研究では, Ginzburg-Landau(GL)理論を用いてこの問題に取り組んだ. 特に本年度は, 膜厚方向の秩序変数の空間構造を仮定した変分法によって, 薄膜中の3Heの振る舞いを記述するGL理論の枠組みを導出し, 数値解析プログラムを実装した. 得られた枠組みを用いて解析を実施したところ, ポルカドット相は, ストライプ相よりもエネルギーが高いにもかかわらず崩壊しない, ある種の準安定励起状態であることが判明した. そして得られた秩序変数の空間構造を仔細に解析することで, この相が渦環と同等の新たなトポロジカル構造であることを見出した.
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