電子の軌道運動に関する理論的研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14333
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 広島大学 (2021-2022); 東京大学 (2017-2020)
• 研究代表者: 多田 靖啓 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (20609937)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 軌道角運動量 / 軌道効果 / 磁場 / 量子臨界現象 / カイラル超流動体 / Diracフェルミオン

研究成果の概要

本課題では、電子が空間的に運動することに付随する量子力学的効果について理論的研究を行った。期間中に行った研究を箇条書き的に列挙すると、「超流動体・超伝導体における軌道運動効果」、「磁場中Dirac系の量子臨界性」、「光渦による軌道運動効果」、「近似的な磁気並進対称性」などである。
まず、中性超流動体における軌道角運動量パラドックスを議論した。特に、軌道角運動量の振る舞いがパラドックス的に振る舞う原因として、この物理量の非熱力学性を指摘した。また本課題では、相互作用するDirac系の磁場中物性を理解するために、数値計算を用いて量子相転移の様子を明らかにした。

自由記述の分野

量子多体系の理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

カイラル超流動体の軌道角運動量パラドックスについては、それまで40年間の研究の歴史の中で、そもそも軌道角運動量の値が何かしら定まっており、問題はその値を明らかにすることであると考えられてきた。研究代表者が示したことは、そもそも軌道角運動量はバルクに定まった値をもたず、表面条件などの普段は無視してしまう条件に非常に敏感に依存する、ということである。これはこの問題を根本から問い直すものであり、問題の解決に向けた重要な一歩であるということができる。