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非平衡超伝導:長時間ダイナミックスのための動的平均場理論開発と光誘起超伝導

研究課題

研究課題/領域番号 14J06198
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性II(理論)
研究機関東京大学

研究代表者

村上 雄太  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード超伝導体中のHiggsモード / 電子格子系の非平衡問題への新しいアプローチ / 国際情報交換、スイス / 基礎モデルの性質解明 / 電子格子系における超固体相の発見 / 強結合電子格子系の非平衡問題の定式化 / 非平衡超伝導体のダイナミックスの理解
研究実績の概要

強い電子格子相互作用が非平衡ダイナミックスに与える影響を調べるために必要な手法開発とその応用を目的として研究を進めてきた。本研究は主に電子格子系の基本的なモデルであるHolsteinモデルに注目した。
2年目の本年度は、1年目に開発した非平衡動的平均場理論に立脚した非平衡Migdal近似を用いて強結合超伝導のHiggsモードの性質を明らかにした。超伝導体中のHiggsモードは近年実験的にも報告され注目を集めているが、理論的には弱結合領域で正当化される静的な平均場を用いた研究が主であり、強結合領域においてこのモードがどのような振る舞いをするかは明らかではなかった。
結果として、(1) 弱結合領域で予言されていたHiggsモードのエネルギーと超伝導ギャップの関係は強結合領域においても成立すること、(2) 弱結合理論と異なりHiggsモードの減衰が強い温度依存性を示すこと、(3)Higgsモード以外にフォノンのダイナミックスに由来する二つ目の振幅モードが強結合領域で出現すること、(4)これら二つの振幅モードが混ざり合う事でHiggsモードのエネルギーがより低エネルギー側にシフトしより長寿命になること、などを明らかにした。これらの研究成果は、今後様々な物質において実験がなされるであろうHiggsモードの性質への予言となっているとともに、その一部は既に実際の実験結果と合致するものとなっている。
また、我々の開発した非平衡動的平均場理論に立脚した非平衡Migdal近似は、量子効果とフォノンから電子自由度へのフィードバックを取り込むことが出来る点が他の方法論と比べた時の強みである。その応用は今回のHiggsモードの性質のみに限った物ではなく今後様々な設定への応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Fribourg大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Multiple amplitude modes in strongly coupled phonon-mediated superconductors2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 9 ページ: 094509-094509

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.094509

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interaction quench in the Holstein model: Thermalization crossover from electron- to phonon-dominated relaxation2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 4 ページ: 045128-045128

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.045128

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supersolid Phase Accompanied by a Quantum Critical Point in the Intermediate Coupling Regime of the Holstein Model2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 113 号: 26 ページ: 266404-266404

    • DOI

      10.1103/physrevlett.113.266404

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Collective Amplitude Modes in Strongly-coupled Phonon-mediated Superconductors2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 学会等名
      GRC Ultrafast Phenomena in Cooperative Systems
    • 発表場所
      Lucca(Italy)
    • 年月日
      2016-02-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical properties of strongly-coupled phonon-mediated superconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 学会等名
      第10回量子シュミレーション研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 強結合フォノン媒介超伝導体における集団励起モードの動的平均場理論による解析2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 学会等名
      日本物理学会2015秋
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium dynamics of the Holstein model in the superconducting and normal phases2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
    • 学会等名
      Materials and Mechanisms of Superconductivity 2015
    • 発表場所
      Geneva(Switzerland)
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical mean-field analysis of non-equilibrium relaxation processes in an electron-phonon coupled system2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji and Hideo Aoki
    • 学会等名
      DSCS2015
    • 発表場所
      Kashiwa, Japan
    • 年月日
      2015-03-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子・格子系における非平衡超伝導の動的平均場理論による解析2015

    • 著者名/発表者名
      村上雄太、Philipp Werner、辻直人、青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会2015春
    • 発表場所
      東京、日本
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Crossover in the thermalization process after an interaction quench in the Holstein model2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji and Hideo Aoki
    • 学会等名
      YKIS2014
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium DMFT study of thermalization in an electron-phonon system2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji and Hideo Aoki
    • 学会等名
      ISC-QSD2014
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonequilibrium DMFT study of Holstein model for normal and superconducting states2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji and Hideo Aoki
    • 学会等名
      Ushimado International Workshop on Novel Superconducting Materials
    • 発表場所
      Okayama, Japan
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡動的平均場によるホルスタイン・モデルの解析:フォノンの非平衡緩和現象への役割2014

    • 著者名/発表者名
      村上雄太、Philipp Werner、辻直人、青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋
    • 発表場所
      名古屋、日本
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Supersolid state and quantum critical point in the intermediate-coupling regime of an electron-phonon system2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Philipp Werner, Naoto Tsuji and Hideo Aoki
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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