2022 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical studies on couplings between surface Majorana fermions and boson excitations in topological superconductors and superfluids
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19K14662
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
正木 祐輔 東北大学, 工学研究科, 助教 (90837840)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多成分超流動 / マヨラナフェルミオンフェルミオン / 集団励起 / 非一様超伝導超流動 / スピン輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル超伝導や超流動にはマヨラナゼロモードと呼ばれるフェルミオン励起が存在する．一方フェルミオン系の超伝導や超流動のオーダーパラメタはフェルミオン対からなり，集団励起やトポロジカル欠陥などのボソン励起も存在する．両者の結合を扱うというのが当初の目的であった．
（１）二つの電荷密度波ドメイン間に超伝導界面が存在するときに，その光駆動による変化を調べた．光の振動数が超伝導ギャップに比べて低振動数領域では，超伝導界面からの集団励起の放射現象，超伝導ギャップと同程度の振動数領域では，共鳴的なフェルミオン的準粒子の励起により界面が融解し，全体に超伝導が広がることを見出した．オーダーパラメタを擬スピンと見なすことができ，集団励起の放射は磁壁からのスピン波の放射のようにみることができるが，これを電場駆動により引き起こすことを見出した点が重要であると考える．この成果については論文を投稿中である．
（２）３P2超流動の半整数渦の安定性と，マヨラナフェルミオンの存在を微視的理論に基づいて明らかにした．安定性は二つの半整数渦の相互作用エネルギーを距離の関数として調べることで，分裂し有限距離で分子のような構造をもつときにエネルギーが極小となることを明らかとした．D4BN状態における半整数渦は非可換エニオンであり，またマヨラナフェルミオンはイジングエニオン（非可換エニオン）であるので，二種類の意味で非可換エニオンとなっている安定な例を提示したという点で重要である．この成果の一部は原著論文として出版済みであり，また一部を含んだレビュー論文を投稿中である．
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