2016 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamical structure of superconducting gap function and pseudogap in cuprate high-temperature superconductors
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26800179
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
酒井 志朗 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (80506733)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 銅酸化物 / 擬ギャップ / 動的平均場理論 / 隠れたフェルミオン / 周波数依存構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究によって、銅酸化物を模した理論模型である2次元ハバード模型の低エネルギー電子構造の中に、これまで知られていなかった隠れたフェルミオン励起が存在していることを見出し、それが擬ギャップと高温超伝導の原因となっていることを解明したが、隠れたフェルミオン励起の正体が明らかではなかった。そこで、本年度は、この励起の同定を目指して、その特徴を数値計算によって明らかにする研究を行った。具体的には、模型のパラメータである電子密度や電子間斥力相互作用の強さ、また温度によって、隠れたフェルミオン励起のエネルギーや準粒子との混成の強さ・超伝導ペアの強度がどのように変化するかを数値的に求めた。その結果、隠れたフェルミオンはモットの物理から生じていると予想でき、高ドープでは徐々に強度を失うこと、また、スペクトル構造の電子正孔非対称を深く関わっていることなどがわかった。更に、この研究で得た知見を一般化し、正常状態・超伝導状態に関わらず、電子相関効果は無数の補助場的なフェルミオンを導入することで、一体問題に置き換えて記述できることを示した。これは多体問題の新たな記述方法を与える成果である。
研究期間全体を通じた最も重要な成果は、擬ギャップ・高温超伝導の両方が同一の隠れたフェルミオン励起の存在によって理解できることを示した点にある。これは、従来のボソン媒介の高温超伝導機構と一線を画し、また、擬ギャップと超伝導の間の関係についても明確な数学的理解を与えた。
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