Absence of broken time-reversal symmetry in the pseudogap state of the high temperature LaSrCuO superconductor from muon-spin-relaxation measurements

ミュウオンスピン緩和測定による高温超伝導体LaSrCuOの擬ギャップ状態における時間反転対称性の破れの欠如についての研究

MacDougall, G. J.*; Aczel, A. A.*; Carlo, J. P.*; 伊藤 利充*; Rodriguez, J.*; Russo, P. L.*; 植村 泰朋*; 脇本 秀一  ; Luke, G. M.*

MacDougall, G. J.*; Aczel, A. A.*; Carlo, J. P.*; Ito, Toshimitsu*; Rodriguez, J.*; Russo, P. L.*; Uemura, Yasutomo*; Wakimoto, Shuichi; Luke, G. M.*

銅酸化物高温超伝導体に見られる擬ギャップの起源として、擬ギャップ温度以下で、時間反転対称性の破れた軌道電流パターンを持つ秩序状態が存在することが理論で提唱され、YBCOを用いた中性子回折実験によりその軌道電流から生まれるモーメントに起因すると考えられる磁気ピークが観測されている。本研究では、微小な内部磁場の観測に優れるミュウオンスピン緩和測定を用いて、LaSrCuOの組成を最適ドープから過剰ドープまで変化させて軌道電流秩序状態があるかを検証した。その結果、軌道電流秩序状態はすべての組成で存在せず、仮に存在したとしても内部磁場にして0.2G以下であり、中性子で報告されたモーメントの200分の1以下となる。よって、理論で提唱されているような時間反転対称性の破れた軌道電流パターンを持つ秩序状態は存在しないことを示した。

We have performed zero-field muon spin rotation measurements on single crystals of LaSrCuO to search for spontaneous currents in the pseudo-gap state. By comparing measurements on materials across the phase diagram, we put strict upper limits on any possible time-reversal symmetry breaking fields that could be associated with the pseudo-gap. Comparison between experimental limits and proposed circulating current states effectively eliminates the possibility that such states exist in this family of materials.