2023 Fiscal Year Research-status Report
トポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ準粒子の電磁応答理論
| Project/Area Number |
20K03835
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
山影 相 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (90750290)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | マヨラナ粒子 / トポロジカル超伝導体 / トポロジカル半金属 / 多重カイラル粒子 / 対称性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの成果により、トポロジカル超伝導体の表面に現れるマヨラナ粒子がもつ電磁気的な自由度（多極子）が明らかにされてきた。本年度は、これに基づきマヨラナ粒子が引き起こす特徴的な磁気的・動的な現象を明らかにした。具体的には、強磁性絶縁体薄膜とトポロジカル超伝導体の接合系における強磁性共鳴変調に着目した。接合界面にはマヨラナ粒子が存在し、その固有の性質のために、極めて異方的な強磁性共鳴変調の信号が得られる。同時に、マヨラナ粒子がもつスピンを動的に制御することが可能となる。これらの信号は、接合界面にマヨラナ粒子が存在していることを強く示唆するものであり、非常に困難な課題と認識されている物質中に創発するマヨラナ粒子の初検出に資するものであると信じる。
さらに、ここで得られた対称性の観点から、物質中におけるマヨラナ粒子の基本的な性質を解明するという考え方を多重カイラル粒子と呼ばれるトポロジカル半金属の問題に適用した。多重カイラル粒子は真空中の素粒子であるディラック粒子やワイル粒子の拡張であり、素粒子標準模型には存在が許されない状態である。物質中においてはじめて発現する状態であり、その新奇な特性に興味がある。しかし、これらの状態はスピン・軌道と副格子が複雑に混ざり合った自由度からなっており、その有効模型は必ずしも簡単ではない。特に、外場との相互作用については理解が不十分であり、これまで正しい有効模型が得られていなかった。本研究では外場を含めた対称性を考察することで、磁場などの外場との相互作用を表す模型を構築できるようになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マヨラナ粒子の強磁性共鳴変調については国際共同研究の結果として論文が出版された。
前年度まではマヨラナ粒子の電磁気的な自由度を明らかにするという基礎的な部分が主な対象であったが、これを応用して物理的な応答現象を明らかにするという、研究段階を次のステップに進めることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
多重カイラル粒子の外場との相互作用の定式化については結果が得られている。今後はこれを用いて、外場によるワイル点の変形やそれに伴うホール伝導度の変化などの応答を調べる計画である。また、その結果をまとめて論文を出版することを目指す。
多重カイラル粒子についての知見も得られ始め、これを契機に、多重カイラル粒子マヨラナ粒子が混成する系に着目している。この系の電磁気的な自由度を明らかにし、その応答を明らかにする。
|
| Causes of Carryover |
出席予定の研究会が次年度に開催されることになったため。次年度の研究会の旅費・参加費として使用する予定である。
|
