2021 年度研究成果報告書

ウラン系強磁性超伝導体の量子臨界現象

研究課題

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研究課題/領域番号	20K22338
研究種目	研究活動スタート支援
配分区分	基金
審査区分	0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究代表者	常盤欣文国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 副主任研究員 (30737458)
研究期間 (年度)	2020-09-11 – 2022-03-31
キーワード	超伝導 / 量子臨界現象 / ウラン
研究成果の概要	スピン三重項超伝導体UTe2の精密磁化測定を、２５Tまでの強磁場、温度は２Kから６０Kにおいて網羅的に行った。この測定からdM/dT=dS/dBの関係により、磁場‐温度相図においてエントロピーマッピングを行った。（Mは磁化、Tは温度、Sはエントロピー、Bは磁場である。）この結果、b軸方向の磁場では、増強超伝導が見える磁場付近からエントロピーの上昇が観測できた。a軸方向では7Tあたりにエントロピーの増大が見られる。これは以前報告されていたリフシッツ転移と整合するものである。これらの結果はエントロピー増大が示す揺らぎの増大と超伝導の関係性を明らかにする重要な発見である。
自由記述の分野	強相関電子系
研究成果の学術的意義や社会的意義	ウラン系の強磁性超伝導体はスピン三重項と考えられているが、その異常な性質は従来の超伝導のものとはかけ離れており、研究対象として注目を集めている。また、スピン三重項超伝導体は量子コンピュータのカギとなる物質と考えられている。したがって、その超伝導の発現機構の解明は、学術的にも社会的にも大きな意味を持つ。非従来型の中でもスピン一重項の超伝導体では、その常伝導状態が異常な非フェルミ液体という相で、そこから超伝導が発生する。スピン三重項超伝導の常伝導相の性質はどのような性質を持つのか？この研究を揺らぎの指標であるエントロピー測定を通して行った。結果、超伝導と揺らぎの関係性を明らかにした。