2023 Fiscal Year Annual Research Report
量子スピン液体の準粒子励起を反映した非平衡磁気ダイナミクス
| Project/Area Number |
19K03742
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
那須 譲治 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40610639)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 量子スピン液体 / 非平衡ダイナミクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
当該研究課題では、磁性絶縁体で現れる量子スピン液体がもつ分数準粒子に由来する特異な性質が非平衡ダイナミクスにどのように現れるかを明らかにすることを目的にしている。量子スピン液体とは強い量子ゆらぎと相互作用によって極低温まで磁気秩序が抑制された量子状態である。それが持つ強い量子多体効果により、基底状態からの磁気励起は、あたかも物理的な自由度であるスピンが複数の準粒子へと分裂したかのように振る舞う。これは、分数準粒子と呼ばれる。キタエフ量子スピン液体では、マヨラナ粒子とバイゾンと呼ばれる複数の分数準粒子が現れる。本研究ではこの模型を主に実時間平均場近似法を用いて解析した。その結果、スピン励起が分数準粒子であるマヨラナ粒子によってスピンの変調なしに伝搬することや、スピンを伝搬するマヨラナ粒子は、不純物よりバイゾン励起に対して強く散乱されることを明らかにした。またバイゾン励起を局所磁場で制御する方法についても検討しており、局所磁場を実時間で印加することで、バイゾンを空間的に移動できることを見いだした。さらに印加磁場強度や印加領域の依存性も調査し、バイゾンを実時間で制御するための条件を系統的に調べた。その結果、バイゾンを移動させる磁場強度には閾値があり、それはマヨラナ粒子のトポロジカルな性質に依存することを見いだした。また、磁場印加領域を大きくしても、バイゾンを実時間で移動させることが可能であることを見いだした。
|
