多バンド超伝導体における集団励起モード

Collective excitation modes in multi-band superconductors

太田 幸宏; 町田 昌彦  ; 小山 富男*; 青木 秀夫*

Ota, Yukihiro; Machida, Masahiko; Koyama, Tomio*; Aoki, Hideo*

鉄砒素系超伝導体の発見により、多バンド超伝導や多バンド超流動の研究の重要性が増している。われわれは、バンドBCS理論に基づき多バンド超流動/超伝導を調べた。の場合、Leggettモードの起源となるバンド間ジョセフソン電流は1個しか存在しない。一方、鉄砒素系超伝導体のように、の場合は、複数個のバンド間ジョセフソン電流が存在する。このため、集団励起モードにも複数のダイナミックスが発生する。これはバンド間ジョセフソン電流のパリティで分類でき、パリティの違いに応じてLeggettモードの質量に劇的な影響を受ける。このように、多バンド超流動/超伝導を特徴付けるのに"dynamical class"の概念が重要であり、バンド間のギャップ関数の相対位相がconventionではなく本質的に効くことを提案する。

We extend Leggett's 1966 analysis for a massive out-of-phase collective mode coexisting with the Nambu-Goldstone mode in two-band superconductors to the case where there are three or more bands. Crucial, as we find here, is to classify the interband Josephson coupling energy which is the origin of the Leggett's collective modes. Namely, three-band superconductors are shown to accommodate more than one collective modes, which are classified in terms of the "dynamical class" that distinguishes the parity of the inter-band Josephson current. The mass of the multiple Leggett's modes is then shown to dramatically depend on the class.