物質の非平衡応答による電子の電気双極子能率の精密測定の理論

基于材料非平衡响应的电子电偶极子效率精确测量理论

• 批准号: 22KJ0694
• 负责人: 川口 廣伊智
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0694/
• 关键词: 電子の電気双極子モーメント; CP対称性の破れ; 電子EDM; 有限波数; 誘電率

これまでの研究で、電子の永久電気双極子能率(eEDM)の値を有限波数の電場に対する磁化の応答と誘電率の測定という2種類の物質測定だけで決定できるeEDM探索手法を提案した。しかし、原子核を自由度として考慮していなかったため理論を適用できる対象物質が金属や半導体に限られていた。そこで、今年度の研究では電子と原子核をいずれも位置と運動量をもつ自由度として計算を進め、理論の拡張を目指した。そして、その計算の過程で以下のことが新しく分かった。これまでの研究では外部電場を印加したときの磁化の応答を調べる必要があると考えられていた。しかし、外部電場を印加していなくても、物質が自発的に有限波数の電荷密度の秩序を持つならば同波数の磁化も生じることが分かった。このようにして生じた自発磁化を測定することを通じたeEDM測定について研究を進めている。また、これまでの研究では、Schiff遮蔽が起こるような非相対論的な固体電子系において、eEDMの一次の応答が生じる例として、有限波数の磁化の応答に着目していた。そこで今年度の研究では磁化とは異なる物理量の応答に着目し、磁場中の固体子系における電気双極子モーメントや電流の応答について新たに計算した。その結果、これらの物理量がeEDMの一次の応答を示すための条件を求めることができた。今後は、その応答を利用したeEDM探索手法についても研究を進めていく。

在先前的研究中，我们提出了一种EEDM搜索方法，该方法允许仅使用两种类型的物质测量值确定电子的永久性电偶极效率（EEDM）的值：对有限波数电场的磁化响应和介电常数的测量。但是，由于原子核不被视为自由度，因此可以应用于理论的靶物质仅限于金属和半导体。因此，今年的研究旨在通过将电子和原子核作为以位置和动量为主的自由度来扩展理论。在计算过程中，我了解了以下内容的新理解：先前的研究认为，在应用外部电场时有必要研究磁化的响应。但是，已经发现，即使没有使用外部电场，也会出现同一波数的磁化，即使材料自发地具有有限的波数电荷密度，也会发生。目前，我们正在通过以这种方式生成的自发磁化测量来对EEDM测量进行研究。先前的研究还集中在有限波数磁化的响应中，作为一个例子，其中EEDM的一阶响应发生在发生Schiff屏蔽的非依次固态电子系统中。因此，今年的研究集中于与磁化不同的物理量的响应，并新计算了磁场中固态系统中电偶极矩和电流的响应。结果，可以获得这些物理量指示EEDM的一阶响应的条件。将来，我们还将继续研究使用响应的EEDM搜索方法。