異方的フェルミ超流動体における量子渦の理論的研究

各向异性费米超流体中量子涡旋的理论研究

基本信息

批准号：
10J02499
负责人：
堤康雅
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に引き続き異方的なp波フェルミ超流動体である超流動ヘリウム3に注目し、表面に束縛されたマヨラナフェルミオンが運ぶエッジカレントを理論的に研究した。マヨラナフェルミオンは、粒子と反粒子が同一であるフェルミオンとして理論的に提唱されたが、実験では見つかっていない。マヨラナフェルミオンの性質を探る舞台として、トポロジカル超流動体でありギャップ構造のはっきりしている超流動ヘリウム3は適している。超流動ヘリウム3には、A相とB相の異なる超流動相が存在しており、A相表面ではマスカレントが、B相表面ではスピンカレントがマヨラナフェルミオンにより運ばれている。本研究では、エッジカレントとマヨラナフェルミオンの関係を微視的理論に基づいて考察することで、エッジカレントの温度変化を測定することがマヨラナフェルミオンの観測につながることを明らかにした。また、A相表面で流れるマスカレントは、超流動ヘリウム3に残された長年の謎である固有角運動量の問題と密接な関係があると考えられ、本研究で行ったマスカレントの定量的評価は、固有角運動量の問題に答える手がかりとなる。さらに、超流動ヘリウム3の研究で得られた知見を活かして、異方的フェルミ超流動体である重い電子系超伝導体、UPt3,CeCoIn5,CeIrIn5について量子渦の侵入した混合状態についての研究も行った。特にUPt3については、熱伝導率の測定結果と準粒子状態密度の計算結果を比較することでギャップ構造を決定することができた。これにより、UPt3がトポロジカル超伝導体の一つであることが明らかになったのは大きな成果である。本研究の成果は査読付論文として学術雑誌に2編が掲載され、2編の掲載が決定している。また、2編の論文を査読付学術雑誌へ投稿中である。今年度は本研究計画の最終年度であるため研究成果の発表に力を入れ、国際会議での発表を3件行ったことで、広く成果を公表することができた。

延续去年，我们重点关注超流体氦3，一种各向异性p波费米超流体，从理论上研究了束缚在表面的马约拉纳费米子携带的边缘电流。马约拉纳费米子在理论上被认为是粒子和反粒子相同的费米子，但从未在实验上被发现。超流氦3是一种具有清晰间隙结构的拓扑超流体，适合作为探索马约拉纳费米子性质的舞台。超流氦3有两种不同的超流相：A相和B相，马约拉纳费米子在A相表面携带正流，在B相表面携带自旋流。在本研究中，通过基于微观理论考虑边缘电流与马约拉纳费米子之间的关系，我们发现测量边缘电流的温度变化可以观测到马约拉纳费米子。此外，A相表面流动的质量电流被认为与超流氦3中长期存在的内禀角动量问题密切相关，我们对质量电流进行了定量评估这项研究为回答自然角动量问题提供了线索。此外，利用超流氦 3 研究中获得的知识，我们还将研究量子涡旋在各向异性费米超流体 UPt3、CeCoIn5 和 CeIrIn5 中穿透的混合态。特别是，对于 UPt3，我们能够通过将测量的热导率与计算的准粒子态密度进行比较来确定间隙结构。这是一项重大成就，揭示了UPt3是一种拓扑超导体。这项研究的结果已作为同行评审论文发表在学术期刊上，其中两篇已决定发表。此外，还有两篇论文正在提交给同行评审的学术期刊。由于今年是这个研究计划的最后一年，我们重点展示了我们的研究成果，通过在国际会议上做了三场报告，我们能够广泛宣传我们的成果。