Direct observation of quadrupolar excitons in the heavy-fermion superconductor PrOsSb

重い電子系超伝導体PrOsSbにおける四極子励起の直接観測

桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 正史*; 金子 耕士   ; 目時 直人   ; Raymond, S.*; Masson, M.-A.*; Flouquet, J.*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*

Kuwahara, Keitaro*; Iwasa, Kazuaki*; Kogi, Masafumi*; Kaneko, Koji; Metoki, Naoto; Raymond, S.*; Masson, M.-A.*; Flouquet, J.*; Sugawara, Hitoshi*; Aoki, Yuji*; Sato, Hideyuki*

重い電子系超伝導体PrOsSbにおける低エネルギー磁気励起を調べる目的で、中性子非弾性散乱実験を行った。観測された磁気励起は、磁場誘起反強四極子秩序の秩序波数である=(1,0,0)で明瞭なソフト化を示し、かつその強度はゾーンセンターと比べて弱いことを明らかにした。この結果は、これらの励起スペクトルの振舞いが、非磁性の四極子相互作用に起因していることを示している。さらに、励起スペクトルの線幅が超伝導転移以下で狭くなることから、励起子と超伝導の間に強い相関があると考えられる。

We report inelastic neutron scattering experiments performed to investigate the low energy magnetic excitations on single crystals of the heavy-fermion superconductor PrOsSb. The observed excitation clearly softens at a wave vector = (1,0,0), which is the same as the modulation vector of the field-induced antiferro-quadrupolar ordering, and its intensity at = (1,0,0) is smaller than that around the zone center. This result directly evidences that this excitonic behavior is derived mainly from nonmagnetic quadrupolar interactions. Furthermore, the narrowing of the linewidths of the excitations below the superconducting transition temperature indicates the close connection between the superconductivity and the excitons.