2014 Fiscal Year Research-status Report
トポロジカル超流動3Heのダイナミクスへの微視的アプローチ
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25800199
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
水島 健 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50379707)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | トポロジカル超伝導 / マヨラナ粒子 / 3He / 集団励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、トポロジカル絶縁体にキャリアをドープして実現される超伝導体のトポロジカル超伝導性について調べた。当初の研究計画である、超流動3Heにおけるダイナミクスとは異なる研究テーマであるが、この超伝導物質が超流動3Heと類似していること、および、幾つか一見すると矛盾している実験結果が報告されていること等から、この超伝導物質のトポロジカル超伝導性の解明を試みた。常伝導状態において存在する表面ディラック粒子とバルク超伝導ギャップとの絡み合いにより、たとえバルクが単純なs波超伝導状態であっても、その表面状態は非自明であることが明らかになった。これにより、当該物質がトポロジカル奇パリティ超伝導であることが明らかとなった。一方で、超流動3Heについては、制限空間中で現れる対称性によって守られたトポロジカル相の物理についての招待総説論文を執筆した。さらに、有効ラグランジアンの方法を用いて、制限空間中超流動3Heの集団励起モードとその音波吸収への影響を明らかにした。通常のバルクで現れる Nambu-Goldstone モードや Higgs モードに加えて、表面に束縛された Higss モードが存在することが新たに分かった。この新しい Higgs モードは音波と強く結合するため、超音波吸収を通して実験的に検出可能であることを示した。この研究成果は現在、論文としてまとめており、近日中に投稿予定である。今後は、この表面 Higgs モードと表面マヨラナ粒子との結合について微視的理論により明らかにする予定である。一連の研究成果は、今後の超流動3Heのダイナミクスへの微視的理論計算の基盤的知見を与えると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
有効ラグランジアンの方法に基づき、超流動3Heにおいて表面に束縛された Higgs モードという、新奇な集団励起モードの存在を明らかにした。これは異方的超流体に一般に存在し得るモードであり、表面マヨラナ粒子と強く結合していることが期待される。これらの一連の知見は今後のダイナミクスの微視的理論計算への基盤的知見となることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは、有効ラグランジアンに基づく理論計算により、異方的超流体の集団励起モードとダイナミクスを調べてきた。これは現象論的なアプローチであり、秩序変数のみに注目した理論である。一方で、超流動・超伝導体では、準粒子励起というフェルミオンとしての自由度も内在している。今後は、秩序変数のダイナミクスと準粒子励起のダイナミクスの両面を等価に取り込んだ理論構築を行うために、準古典近似された Keldysh グリーン関数の方法を用いる。さらに、その大規模並列計算のスキームも確立していく。
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| Causes of Carryover |
165,778円の次年度使用額が生じた。残額が生じた理由は、年度途中より大阪大学へ異動となり、当初の予定とは大幅に環境が変わったことが大きな要因である。この異動のために、出張予定や購入機器を再検討した結果として、当初の計画から変更が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
165,778円の次年度使用額を27年度の予算請求額と合わせることで、より効率的に予算運用する。27年度は本研究計画の最終年度にあたるため、研究成果の発表のための会議参加や出張を当初の予定から増やすつもりである。さらに、研究課題の遂行のために必要な情報収集を行うための予算に充てる。
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