2014 Fiscal Year Research-status Report

多バンド超伝導体バルク・表面・接合におけるヒッグス・モード

Research Project

Project/Area Number	26400346
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	小山富男東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30153696)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	ヒッグズモード / 電界効果超伝導体
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、強電場下の半導体表面に誘起される電界効果超伝導体のヒッグズモードの理論を構築した。電界効果超伝導体の電子状態は、サブバンド構造をとることが知られている。このため、ヒッグズモードに対する従来の理論を多バンド系に拡張する必要があった。したがって本研究では、まず、多バンド系のヒッグズモードの理論を構築することを試みた。また、従来型伝導体中のヒッグズモードは、電気的中性であるため実験的検証は極めて難しい。しかし、電界効果超伝導体の場合は、超伝導ギャップの大きさが電場依存であるため、ヒッグズモードは、振動電場と直接的に結合することを本研究で明らかにした。この結果に基づき電界効果超伝導体の電場応答に対するヒッグズモード励起の効果を線形応答の範囲で計算し、超伝導ギャップの緩和がべき乗の振動減衰を示すことを明らかにした。以上の結果は、米国物理学会誌に掲載された。また、超伝導体中の集団モードの一般論をワード・高橋恒等式に基づいて厳密に扱う方法も与えることができた。この成果は、日本物理学会誌に掲載された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題における主要な目標は、多バンド系のヒッグスモードの理論を構築することであるが、初年度で、基本的な部分を完成させることができた。本理論により多バンド系のヒッグスモードとシングルバンド系のヒッグズモードとの違いを明らかにすることができた。特に、多バンド系のヒッグズモードの質量が、２粒子励起の閾値と異なることを明らかにした点は重要であると考える。
Strategy for Future Research Activity	今後の研究の方向として、現在以下の２つのテーマを考えている。（１）電界効果超伝導体で重要な効果を持つ可能性のあるスピン軌道相互作用を取り入れたヒッグズモードの理論を構築する。（２）高温超伝導体のような超伝導多重接合系でのヒッグズモードの計算を行う。この系では、超伝導位相モードがクリアーに観測されているので、それに対比して、振幅モードがどのようなっているか明らかにするのは興味深いと考えられる。