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。

在我们之前的研究中，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材料测量来确定电子的永久电偶极子模量 (eEDM) 的值：对有限波数电场的磁化响应和测量的介电常数。但由于原子核不被视为自由度，该理论的适用材料仅限于金属和半导体。因此，在今年的研究中，我们的目标是通过假设电子和原子核都具有位置和动量自由度的计算来扩展该理论。在计算的过程中，我们发现了以下新的东西。先前的研究认为有必要研究施加外部电场时磁化的响应。然而，人们发现，即使不施加外部电场，如果材料自发地具有有限波数的电荷密度量级，也会发生相同波数的磁化。我们正在通过测量这种方式产生的自发磁化强度来进行 eEDM 测量研究。此外，之前的研究主要集中在有限波数磁化强度的响应上，作为发生席夫屏蔽的非相对论性固态电子系统中 eEDM 的一阶响应的示例。因此，在今年的研究中，我们重点关注与磁化强度不同的物理量的响应，并重新计算了磁场中固体粒子系统的电偶极矩和电流响应。因此，我们能够找到这些物理量表现出 eEDM 的一阶响应的条件。未来，我们将继续研究利用这些响应的 eEDM 搜索方法。