2019 Fiscal Year Research-status Report
Anisotropic superconductivity due to local Cooper pairs
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18K03522
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
服部 一匡 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (30456199)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 拡張されたクーパー対 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イジング異方性を持つ一次元近藤格子模型の磁場中の超伝導相関を複合粒子クーパー対に着目して詳細に解析した．通常，超伝導は二つの電子の緩い束縛状態として記述されるが，複数の自由度を持つ系においてはそれらに加え，さらにボゾニックな粒子が絡み合った複合クーパー対を構成する可能性がある．本研究では，スピンと電子の二つの自由度が混在する近藤格子模型についてゼロ磁場及び磁場下で複合粒子クーパー対による超伝導相関が発達することを密度行列繰り込み群を用いて明らかにした．イジング異方性のため，系の基底状態は磁場の方向に強く依存する．イジング異方性と磁場方向が垂直な場合に，超伝導相関が発達する領域が存在し，その領域は，電子とスピンの相互作用Jがある程度強い場合に実現する近藤プラトー相が磁場によって破壊された朝永・ラッティンジャー液体相内に現れる．このパラメータ領域では電子の感じる有効磁場が実効的に小さくなっていることが関係していることも明らかになった．また，ゼロ磁場においてもJが電子のバンド幅よりも大きい場合に電子とスピンの束縛状態である近藤一重項の間に強い有効引力が働き，別の複合粒子クーパー対による超伝導相関が発達することも明らかになった．以上の結果から，この系では二つの種類の超伝導が実現することが明らかになった．これらは近年注目されているU系化合物（URhGe,UCoGeなど）の超伝導状態と強磁性状態の共存や，磁場下での特異な振る舞いと関係することが期待される．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度の研究課題は当初計画されたものではないが，年度の途中において，複合粒子クーパー対の研究が思いがけず進展したため，その課題に注力することになった．本研究によって見出された複合粒子クーパー対は，局所的な電子とスピンのクーパー対であり，本研究課題である局所自由度による異方的超伝導状態に他ならない．実際に，電子部分を見てみると，まさにスピン三重項超伝導になっており，本研究課題の主題となる結果を得ることができたことは嬉しい誤算である．本研究で用いた手法は一次元の量子多体系の基底状態をほぼ厳密に扱うことができ，通常の二次元や三次元の模型に対する近似理論に比べると多体相互作用も正確に考慮された結果になっている．よって，この超伝導状態の発見は今後の理論に対して重要な貢献ができると考えている．しかしながら，上述の方針転換のため，当初予定されていた計画の進捗状況は遅れ気味であることは否定できない．次年度に向けて，遅れ気味の計画の中のいくつかに対して集中して取り組む必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は当初の計画である異方的局所クーパー対によるBCS-BEC転移について解析を行うとともに，昨年度の成果の延長として電子の軌道自由度を考慮した，一次元の二チャネル近藤格子模型の超伝導相関についての解析を計画している．前者については動的平均場と連続時間モンテカルロ法を組み合わせた解析を二軌道ハバード模型に適用し，超伝導(BEC)転移温度を含め，相図を広い温度領域に渡って解明する．後者では，計算時間を節約するため，すでに知られている比較的強結合の領域に現れる朝永ラッティンジャー液体相における超伝導相関を詳細に調べ，その超伝導のクーパー対の波動関数を解析する予定である．なお，一次元の二チャネル近藤格子模型の超伝導は奇周波数超伝導状態であることが有力視されているが，それに対応した複合粒子クーパー対の振幅がどのような形で現れるかを確認することに重点を置くことになる．
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| Causes of Carryover |
端数が残金として残っているので次年度の予算の微調整用に用いる．．
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