科学技術の情報インフラ。フェルミ粒子」を観測した。これまで存在は提案されていたものの、実在が明確でなかった「電荷中性の複合フェルミ粒子」が、磁場下で量子化したことを示唆している。新粒子の探索は、物性研究のみならず素粒子物理とも関わる研究題目であり、今回の発見はさまざまな学術領域へのインパクトを有する成果。T(テスラ)以上の磁場領域において連続する二重ピーク構造を有することを発見しました(図1)。発見された二重ピーク構造は、温度に比例してピーク位置が広がる振る舞いを示すなど、グラファイトで観測されるピーク構造と高い類似性を示していました。グラファイトの二重ピーク構造は、電荷を運ぶフェルミ粒子(注2)である電子の円運動に伴う量子化現象(注3)であると証明されています(関連情報)。このことから、自由に動く電子が存在しない絶縁体YbB12において、類似の量子化現象を観測したことは、YbB12中に電子と似た性質を有するが電荷を持たない中性のフェルミ粒子が存在することを示しています。今回観測された電荷中性のフェルミ粒子は、絶縁体での量子振動現象(注4)の起源と目されており、今後、絶縁体における中性フェルミ粒子の理解が飛躍的に進むことが期待されます。おいて、2024年9月12日にオンライン掲載されました。導体のグラファイトと絶縁体のYbB12で類似の二重ピーク構造を示している。振動する量子振動は、自由に動き回る電子を持つ「金属」の性質として知られています。T以上の強磁場領域で量子振動現象が報告されています。この説明として、電荷を持つフェルミ粒子である「電子」とは異なる「電荷を持たない中性フェルミ粒子」という新粒子が存在し、その粒子が量子振動現象を起こしていると提案されていました。T以上で金属と同様に自由に動き回る電子の存在が確認されており、量子振動現象の起源が、自由に動き回る金属的な電子かエキゾチックな新粒子である中性フェルミ粒子なのか明確ではありませんでした。電子のみならず多種多様なフェルミ粒子を検出できる。四つの異常が観測され、そのすべてにおいて比熱は二重ピーク構造を示す。強磁場領域で測定しました(図2)。T以下の磁場領域で異常を示しません。これはYbB12の低磁場領域において、自由に動く金属的な電子が存在しないことを示しています。Tまで異常を示しました。比熱は、フェルミ粒子の量子化現象により引き起こされると考えられる特徴的な二重ピーク構造を有していました(図2下図および挿入図)。T以下の金属的な電子を持たない磁場領域でもこの二重ピーク構造が観測されたため、YbB12では「電荷を持たない中性フェルミ粒子」という新粒子が磁場下で存在することを示しています。Tという低磁場領域から、過去の報告とは定性的に異なる中性フェルミ粒子の量子化現象を観測したことに新規性があります。得られた比熱および磁気熱量効果のデータは、ホロン(注5)と電子が結合した中性フェルミ粒子を考慮したモデルで再現可能であることもわかっており、中性フェルミ粒子の形成メカニズム解明にも寄与すると見込まれます。探索が容易な低磁場領域で中性フェルミ粒子の量子化現象が観測されたことで、この新粒子に関する研究活動の活性化が予想されます。本研究を契機として、近藤絶縁体における中性フェルミ粒子の理解が飛躍的に進むことが期待されます。おける共同研究(202112-HMKPA-0042)の結果得られたものです。:磁性を有する金属では,磁性を担う電子と金属内を自由に動き回る電子が相互作用し、電気伝導現象の起源となるバンド構造が温度変化することが知られています。このような磁性金属において、低温領域で自由に動き回る電子が存在しないバンド構造を持つ物質を近藤絶縁体と呼びます。:ディラック定数の半整数倍の角運動量を持つ粒子をフェルミ粒子、整数倍の角運動量を持つ粒子をボース粒子と呼びます。金属において自由に動き回る電子はフェルミ粒子としてふるまい、一方で絶縁体では、2つのフェルミ粒子が結合することで現れるエキシトンと呼ばれる中性ボース粒子が存在することが知られています。:古典力学では連続量である物理現象が、量子力学で説明されるように飛び飛びの値を示すこと。:金属における自由に動く電子は荷電粒子であるため、磁場下で円運動を示します。磁場下ではこの円運動が量子化し、飛び飛びの(離散的)なエネルギーを持つランダウ準位と呼ばれる状態を形成します。このランダウ準位のエネルギーが磁場変化することにより、電気抵抗や磁化、比熱などの物性量が磁場の関数で振動する現象を量子振動と呼びます。:電荷の自由度を持つが、スピンを持たずボース粒子として振る舞う荷電粒子。提案する理論では、電子と結合することで電荷は打ち消しあって中性となり、角運動量は半整数倍となるので中性のフェルミ粒子になると想定されます。物質の熱ふく射を波長分解し、かつ、飛来する方向を絞って検出できる多波長型(分光型)の赤外線センサーを開発した。1.50nmの波長分解能と±1°の指向性)を持ち、非接触で真温度を計測でき、物体の状態を判別するセンサーへの応用が期待。室温動作可能な将来の汎用光量子コンピュータチップに必須となる高性能な量子光源(スクィーズド光源)を実現した。intelligence)研究者らは、新材料やナノデバイスの構築を視野に入れ、深層強化学習を用いて原子を格子状に誘導した。克美...0403電子応用ナノ磁気渦形成の定説を覆す物質の開発に成功これまでの定説を覆す微小な磁気渦(磁気スキルミオン)を形成する新たな磁性材料の開発に成功した。可能にするデバイスへの応用に期待。スピンの性質を積極的に活用したデバイスが次世代エレクトロニクスとして注目されている。コメント目次へトップサイドバータイトルとURLをコピーしました。