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冷却希薄原子気体の研究の中でも特に関心を集めている話題として、フェルミ原子種で起こる超流動機構が、粒子間の引力相互作用を増大と共に、BCS型からBEC型にクロスオーバーする問題がある。本研究課題では、クロスオーバー領域から強相関領域にかけての強い局所的相互作用を信頼できる精度で扱える変分モンテカルロ(VMC)法を用いて研究する。初年度は2次元引力的ハバードモデルに対して、相関因子としてグッツヴィラー因子とダブロンーホロン束縛因子を導入した試行関数を用いて、フェルミ原子気体のBCS-BECクロスオーバーの問題、特に基底状態と低エネルギー励起について計算し、これまで行われた平均場に基づく近似の結果を吟味した。今年度は銅酸化物高温超伝導体の直接的模型で、より意義深い斥力的ハバードモデルでのクロスオーバーを考えた。斥力モデルの場合は、相互作用強度Uの他に電子密度nによって、上記クロスオーバーに類似する現象が現れる。
正方格子では反強磁性相関は異方的(d波)超伝導の原因であるが、簡単のために、まずそれによる磁気秩序の生成は排除して考える。引力系の場合と類似の相関因子を導入した多体波動関数を用いて、まず相互作用強度U/t依存性を考える。ハーフフィリング(n=1)近傍の電子密度領域においては、引力系の場合と同様にU〜W(バンド幅)の領域で超伝導相関関数は最大値を取り、クロスオーバー近傍の強相関側でノーマル状態と超伝導状態のエネルギー差がexp(-t/J)にスケールし、反強磁性的相互作用J(=4t^2/U)が超伝導ペアの引力源となっていることが解る。またクロスオーバー値周辺でUを固定してn依存性を調べると、超伝導相関は最適化ドープ値周辺で最大値を取り、こちらもある種のクロスオーバーが現れる。次年度は磁気秩序との競合の解明に焦点を当てたい。
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