UTeにおける磁気エントロピー

Magnetic entropy of UTe

常盤 欣文  ; Opletal, P.  ; 酒井 宏典   ; 山本 悦嗣  ; 神戸 振作  ; 徳永 陽  ; 芳賀 芳範   ; 木俣 基*; 淡路 智*; 佐々木 孝彦*; 青木 大*

Tokiwa, Yoshifumi; Opletal, P.; Sakai, Hironori; Yamamoto, Etsuji; Kambe, Shinsaku; Tokunaga, Yo; Haga, Yoshinori; Kimata, Motoi*; Awaji, Satoshi*; Sasaki, Takahiko*; Aoki, Dai*

UTeは、磁場中でのリエントラント超伝導やスピン3重項超伝導の可能性などにより、多くの注目を集めている。この物質において、b軸方向に磁場を印可すると、磁場により一旦Tcが減少するが、約16T以上の磁場下ではTcが上昇する。この磁場方向においては、34Tにメタ磁性転移が存在する。このメタ磁性とTcの異常増強の関係が議論されている。非従来型超伝導の多くは、常伝導相が異常な金属状態を示す。そして、その原因となる磁気揺らぎが超伝導電子対を生成していると考えられている。量子臨界点において、エントロピーが極大を示すように、エントロピーは揺らぎの直接的な指標である。このことから、常伝導状態におけるエントロピー測定により、揺らぎと超伝導の関係性を明らかにできる。本研究では、東北大学金属材料研究所の強磁場超伝導材料研究センターの無冷媒超伝導マグネットにより、2Kまでの温度、24Tまでの磁場で精密磁化測定を行い、熱力学的関係式を用いて、磁場-温度のパラメータ空間においてエントロピーをマッピングした。本講演では、メタ磁性揺らぎによるエントロピーの増加と超伝導の関係性を議論する。

UTe has attracted much attention due to the possibility of reentrant superconductivity and spin triplet superconductivity in a magnetic field. In this material, when a magnetic field is applied in the b-axis direction, Tc decreases once due to the magnetic field, but Tc increases under a magnetic field of about 16T or more. In this field direction, there is a metamagnetic transition at 34T. The relationship between this metamagnetism and the anomalous enhancement of Tc has been discussed. Many unconventional superconductors exhibit an unusual metallic state in the normal phase. It is believed that magnetic fluctuations, which are the cause of this phenomenon, generate superconducting electron pairs. Entropy is a direct measure of fluctuations, as entropy exhibits a maximum at the quantum critical point. Therefore, the relationship between fluctuations and superconductivity can be clarified by entropy measurements in the normal state. In this study, we performed precise magnetization measurements at temperatures up to 2 K and magnetic fields up to 24 T using cryogen-free superconducting magnets at the Research Center for High Magnetic Field Superconducting Materials, IMR, Tohoku University. We used a thermodynamic relation to map the entropy in the magnetic field-temperature parameter space. In this talk, we discuss the relationship between the entropy increase due to metamagnetic fluctuations and superconductivity.