微視的理論に基づいた超伝導電流に働くローレンツ力の効果の検証

基于微观理论验证洛伦兹力作用于超导电流的效应

基本信息

批准号：
18J13241
负责人：
河野航
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、超伝導電流に働くローレンツ力の効果を微視的な観点から明らかにすることを目的としている。しかしながら、超伝導電流には、（１）磁気的なローレンツ力の他、（２）超伝導オーダーパラメータの勾配に由来する力（PPG力）、（３）状態密度のエネルギー依存性に由来する力（SDOS圧力）が働くことが理論的に示されている。これらの力は、磁場中の熱平衡超伝導電流に対して働くことで、渦糸帯電効果をもたらす。我々は、特にローレンツ力の寄与に着目して研究を行い、ローレンツ力の寄与が支配的であると期待されていた上部臨界磁場近傍に着目して研究を行ってきた。しかし近年、寄与が小さいと考えていたPPG力による寄与が、渦糸帯電効果に対して高磁場領域でも効くことが明らかになった。一方で、1971年にMorrisとBrownによって測定された熱平衡超伝導電流におけるホール電圧は、ローレンツ力のみを含んだ微視的理論によって再現することができ、PPG力やSDOS圧力はこの量に寄与しないことが分かっている。我々は、微視的理論を用いて、熱平衡ホール係数にPPG力やSDOS圧力が効かない原因を考察した。s波超伝導体における熱平衡ホール係数を解析的に導出したところ、（１）PPG力によるホール係数がローレンツ力と等しくなるということ、（２）SDOS圧力によるホール係数が臨界温度にかけて発散することが理論的に明らかになった。我々の計算はいくつかの先行研究の結果を再現しており、計算結果としては信頼できると言えるが、依然としてMorrisとBrownによる実験事実と矛盾している。この両者の矛盾については、長きにわたって議論されているものの、微視的には明らかになっていない。我々は現在、Bogoliubov-de-Genne方程式により数値的にホール電圧を解析することによって、理論・実験間の矛盾を解消しようと試みている。

这项研究旨在阐明从微观角度来看对超导电流的洛伦兹力的影响。然而，理论上表明，除了（1）磁性洛伦兹力，（2）源自超导级参数梯度（PPG力）的力，以及（3）从状态密度（SDOS压力）的能量依赖性得出的力（SDOS压力）。这些力作用于磁场中的热平衡超导电流，从而产生涡流充电效果。我们进行了研究，重点是洛伦兹力的贡献，并着重于上临界磁场的附近，那里有望在洛伦兹部队占主导地位。但是，近年来，人们已经揭示了被认为很小的PPG力的贡献，即使在高磁场区域中，也有效地抵抗了涡流充电效应。另一方面，1971年通过莫里斯和布朗在热平衡的超导电流处的霍尔电压可以通过仅包含洛伦兹力的显微理论来复制，并且已经发现PPG或SDOS压力并不贡献这一数量。我们使用显微镜理论来研究PPG力和SDOS压力不适用于热平衡霍尔系数的原因。当分析S波超导体中的热平衡大厅系数时，理论上很明显，（1）（1）由于PPG力等于Lorentz力，HALL系数与Lorentz力相等，并且（2）HALL系数由于SDOS在临界温度上的SDOS系数。我们的计算复制了几项先前研究的结果，尽管可以说它们是可靠的，但它们仍然与莫里斯和布朗相矛盾。这两个人之间的矛盾已经存在很长时间了，但尚未以微观的方式揭示。我们目前正在尝试通过使用Bogoliubov-de-genne方程来数值分析霍尔电压来解决理论和实验之间的不一致之处。