Metamagnetism-induced first-order transition within the superconducting state of UTe under magnetic field along the easy a-axis

容易a軸メタ磁性が誘起するUTeの超伝導状態での一次転移

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*; 久保 勝規 

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

磁化と磁気熱量効果の測定から得られたエントロピーを分析することにより、磁気容易a軸に沿った磁場下でのUTeの超伝導とメタ磁性の間の関係性を調べた。超伝導転移温度以上の常伝導状態では、エントロピーが弱いメタ磁性による異常な増強を示す。驚くべきことに、異常は超伝導状態の中でも持続し、鋭い異常に変化する。異常は磁場の増加に伴うエントロピーの段階的な増加であり、吸熱に対応する。このように、メタ磁性が超伝導状態で一次相転移を引き起こすという前例のない現象を発見した。本研究では、この相転移が同じ間の転移であり、相転移において超伝導成分の重みが階段状に増加すると考えると、観察と一致することを議論する。

We study the interplay between superconductivity and metamagnetism of Ute under magnetic field along the easy a-axis by analyzing the entropy, obtained from measurements of magnetization and magnetocaloric effect. Due to the weak metamagnetism around 8T the entropy in the normal-conducting state at high temperautres above the superconducting transition temperature, Tc, exhibits an anomalous enhancement as a function of the field at the metamagnetism. Suprisingly the anomaly persists even inside the superconducting state and transforms into a sharp anomaly. The anomaly is a step-wise increase of entropy with increasing magnetic field, corresponding to a heat absorbtion. Thus, we found an unprecedented phenomenon of a metamagnetism inducing a first-order phase transition within a superconducting state. We discuss that a transition within the same symmetry of with a step-wise increase of weight would be consistent with our observations.