2010 Fiscal Year Annual Research Report
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21540381
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
押川 正毅 東京大学, 物性研究所, 教授 (50262043)
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| Keywords | 統計力学 / 物性基礎論 / 磁性 / 量子ダイナミクス / 量子古典対応 / 電子スピン共鳴 |
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| Research Abstract |
1次元スピンギャップ系のダイナミクスを、特に電子スピン共鳴(ESR)に着目して、古典非線形シグマ模型に基づいて調べた。1次元スピンギャップ系の代表例として、ハルデンギャップを持つ整数スピン鎖がある。低温極限では、素励起であるマグノンの密度が低いためマグノン間の相互作用が無視でき、マグノンの量子力学的遷移としてESRを記述することができる。しかし、ギャップに比べて高い温度では、マグノンの密度が高く相互作用の効果が大きく、量子力学的遷移に基づくアプローチは困難になる。一方で、このような温度領域では、ダイナミクスが古典的になると期待される。特に、ギャップより高いが交換相互作用のエネルギーよりも低い温度領域では、古典非線形シグマ模型のダイナミクスによって系が記述される。古典非線形シグマ模型のダイナミクスは、運動方程式の数値解法によって数値的に求めることができる。このようなアプローチは、Tyc,Halperin,Nelsonらによって試みられていたが、異方性に関して鋭敏なESRの記述にあたってはより一層高精度の計算が求められる。そこで、本研究では、シンプレクティック法を古典非線形シグマ模型のダイナミクスに適用することによりエネルギーを保存した精度の高い計算を行い、ESRスペクトルの変化を調べた。異方的摂動として、具体的には交替磁場を導入した。その結果、常磁性共鳴の線幅が温度の低下とともに大きくなり、またさらに低温では別の共鳴ピークが現れることがわかった。この新たな共鳴ピークは、交替磁場によって誘起された反強磁性的な秩序状態のまわりのスピン波的な励起に対応することを、理論と数値結果の比較によって明確にした。この2つの領域の間のクロスオーバーは、交替磁場下のS=1/2反強磁性スピン鎖において見られるものと定性的に似ているが、系の古典性を反映した差異があることも示した。
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