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中山 勝政*; 鈴木 渓
Physics Letters B, 843, p.138017_1 - 138017_7, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Astronomy & Astrophysics)カシミール効果は、有限サイズの空間内に閉じ込められた相対論的な量子場のゼロ点エネルギーによって誘起される量子現象である。真空中の光子場に起因するカシミール効果は古くから研究されており、理論的にも実験的にも一定の理解が得られているが、ディラック/ワイル半金属内部で実現している相対論的フェルミオン場に起因するカシミール効果の具体的な性質は未解決の問題である。本論文では、ディラック/ワイル半金属薄膜内部の相対論的電子場から生じるカシミール効果の典型的な性質を理論的に明らかにするため、Cd
As
やNaBiなどのディラック半金属を記述する具体的な有効ハミルトニアンを用いた解析結果を示す。特に、これらの物質では、準粒子の持つエネルギーと運動量の分散関係における「ディラック/ワイルノード」構造の存在に起因して特徴的な物理現象が生じることが多いが、本論文では、薄膜の厚さを変化させるにつれてカシミールエネルギーと呼ばれる物理量が振動する現象を予言した。このような振動現象は、半金属薄膜内部で正の圧力と負の圧力が交互に現れることを意味しており、何らかの熱力学量の膜厚依存性に寄与するため、実験的にも観測可能であることが期待される。
中山 勝政*; 鈴木 渓
Physical Review Research (Internet), 5(2), p.L022054_1 - L022054_6, 2023/06
カシミール効果は、何らかの量子場から生じるゼロ点エネルギーが空間的な境界条件の存在によって変化することを起源とする量子現象であり、一粒子エネルギーが運動量について線形に増加するような「相対論的な」量子場(電磁場など)に関しては過去の理論的・実験的な研究によって一定の理解が得られている。一方で、分散関係が二次となる「非相対論的な」量子場も世の中には数多く存在するが、そのような系にもカシミール効果が存在するのか否かはそれほど自明でない。本論文では、様々な分散関係を持つ格子上の量子場のカシミール効果が存在(または消失)する条件について、理論的な考察を行った。特に、偶数次の分散関係を持つような量子場を調べたところ、二つの境界間の距離が長距離のときカシミール効果が消失するが、短距離のときにのみ特異的な「名残」が残る例(remnant Casimir effect)を発見した。このような現象の発見は、有限サイズの格子構造からなる量子系(例えば、3次元物質の薄膜、2次元物質のナノリボンやナノチューブ、1次元物質のナノワイヤなど)の物理量の理解や解釈に役立つことが期待される。また、一般に、質量(ギャップ)を持つ量子場では、質量の無い(ギャップレスな)量子場と比べてカシミール効果が弱くなることが知られているが、この性質について今回の発見を応用した再解釈を与える。
中山 勝政*; 鈴木 渓
Proceedings of Science (Internet), 430, p.379_1 - 379_9, 2023/04
本来のカシミール効果は連続時空上に存在する量子場から創発する物理現象であり、理論的にも信頼性の高い定式化が達成されているが、「格子」上に定義された空間(例えば、固体の結晶構造など)において、カシミール効果に相当する物理現象を定式化し、その性質を明らかにすることは重要なテーマである。本会議録では、格子上の様々な量子場に起因するカシミール効果の性質に関する近年の研究成果について報告する。まず、格子空間上のカシミールエネルギーを定義し、格子上のフェルミ粒子の一種であるウィルソン・フェルミオンによるカシミール効果が連続時空上のディラック粒子によるものと極めて似た性質となることを示す。さらに、CdAsやNaBiなどのディラック半金属を記述する有効ハミルトニアンを用いた解析により、この系のカシミールエネルギーが半金属薄膜の厚さの関数として振動することを示す。また、電子系に磁場をかけることで生じるランダウ量子化による影響や格子上の非相対論的量子場によるカシミール効果の性質についても報告する。
石川 力*; 中山 勝政*; 鈴木 渓
Physical Review Research (Internet), 3(2), p.023201_1 - 023201_23, 2021/06
カシミール効果は、何らかの粒子のゼロ点エネルギーが2枚の平行平板の存在によって歪められることによって生じる物理現象である。格子上の自由度においては、エネルギーと運動量の分散関係はブリルアンゾーンの範囲で周期性を持つため、それに対応してカシミール効果も変化するはずである。本研究では、ナイーブ・フェルミオン,ウィルソン・フェルミオン,(メビウス・ドメインウォール・フェルミオン定式化に基づく)オーバーラップ・フェルミオンなどの格子フェルミオン系におけるカシミール効果の性質を理論的に調べた。特に、
, 
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次元において周期境界条件または反周期境界条件を持つ系について系統的な解析を行った。中でも、ナイーブ・フェルミオン,負質量を持つウィルソン・フェルミオン,domain-wall heightが大きい場合のオーバーラップ・フェルミオンなどの系において、奇数格子と偶数格子の間でカシミールエネルギーの大きさが振動する現象が見られた。この振動現象は、高運動量を持つ自由度(ダブラー)の存在に起因している。このような新奇なカシミール効果は、トポロジカル絶縁体のような物性系の実験や格子シミュレーションによって将来的に検証されることが期待される。
Miao, P.*; Tan, Z.*; Lee, S. H.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; 幸田 章宏*; 小松 一生*; 町田 真一*; 佐野 亜沙美; et al.
Physical Review B, 103(9), p.094302_1 - 094302_18, 2021/03
被引用回数：2 パーセンタイル：17.05(Materials Science, Multidisciplinary)層状ペロブスカイトPrBaCo
O
は、熱膨張のない複合材料を作るために必要な負の熱膨張(NTE)を示す。NTEは、自発的な磁気秩序と密接に関連していることがわかっていた(磁気体積効果: MVE)。今回、われわれは、PrBaCoOの連続的な磁気体積効果が、本質的には不連続であり、大きな体積を持つ反強磁性絶縁体(AFILV)から、小さな体積をもつ強磁性卑絶縁体(FLISV)への磁気電気的相転移に起因することを明らかにした。また、磁気電気効果(ME)は、温度,キャリアドーピング,静水圧,磁場などの複数の外部刺激に対して高い感度を示した。これは、これまでよく知られている対称性の破れを伴う巨大磁気抵抗やマルチフェロイック効果などのMEとは対照的であり、輝コバルト鉱のMEは同一の結晶構造で起こる。われわれの発見は、MEとNTEを実現するための新しい方法を示しており、それは新しい技術に応用されるかもしれない。
石川 力*; 中山 勝政*; 鈴木 渓
Physics Letters B, 809, p.135713_1 - 135713_7, 2020/10
被引用回数：10 パーセンタイル：75.97(Astronomy & Astrophysics)本論文では、相互作用のない格子フェルミオンにおけるカシミールエネルギーの定義を世界で初めて提案する。我々はこの定義を用いることで、空間方向に周期境界条件や半周期境界条件が課された1+1次元時空におけるナイーブ・フェルミオン,ウィルソン・フェルミオン,(メビウス・ドメインウォール・フェルミオン定式化に基づく)オーバーラップ・フェルミオンに対するカシミール効果の性質を調べた。ナイーブ・フェルミオンにおいては、奇数個・偶数個の格子に対してカシミールエネルギーが交互に振動するという結果が得られた。ウィルソン・フェルミオンにおいては、格子サイズが
の領域で、連続理論のディラック粒子におけるカシミールエネルギーとよく一致する結果が得られた。この結果は、格子シミュレーションによってカシミール効果を測定する際に、ウィルソン・フェルミオンによる格子正則化を用いることで離散化誤差をよく制御できることを意味している。さらに、(メビウス・ドメインウォール・フェルミオン定式化に基づく)オーバーラップ・フェルミオンはトポロジカル絶縁体の表面モードに対応しており、様々なモデルパラメータ依存性も調べた。これらの発見は、対応する格子構造を持つ物性系や、格子上の数値シミュレーションによっても検証されることが期待される。
mesons as a probe of Casimir effect for chiral symmetry breaking石川 力*; 中山 勝政*; 末永 大輝*; 鈴木 渓
Physical Review D, 100(3), p.034016_1 - 034016_14, 2019/08
被引用回数：5 パーセンタイル：30.59(Astronomy & Astrophysics)本論文では、ゼロ温度および有限温度におけるカイラル対称性の自発的破れに対する有限体積効果を検証するために、中間子がプローブとして役立つことを示した。まず、2+1フレーバーの構成子クォークを含む線形シグマ模型を用いることで、
平均場に対するCasimir効果を解析した。この解析では、反周期境界条件でカイラル対称性が回復し、周期境界条件で対称性の破れが増幅するという結果が得られた。さらに、有限温度・体積平面における平均場の相図を示した。中間子に対しては、カイラルパートナー構造に基づく有効模型を構築した。ここで、中間子質量の体積依存性は、平均場によって与えられる。
中間子は
平均場を含むため、中間子と比べて体積変化に対する応答が鈍いことが判明した。高温・周期境界条件においては、中間子の質量シフトに異常が見られることを発見し、この振る舞いは将来の格子QCDシミュレーションによる検証で役立つことが期待される。さらに、コンパクト化空間次元の数の依存性も調べた。
石山 新太郎; 奥 達雄
JAERI-M 86-145, 28 Pages, 1986/10
高温ガス炉用黒鉛(微粒等方性黒鉛IG-11)の低サイクル疲労試験を応力比R(=最小付加応力/最大付加応力)=0.5, 0.0, -1.0, -3.5,+
, 1/0.7, 1/0.3,の付加応力モ-ドで行ない(1)各種統計解析法の比較 (2)応力比効果(3)体積効果に関して検討を行なった。その結果次の結論を得た。1.Priceの解析法により適合性の良い最適S-N曲線が得られた。2.応力比が低下するに従って疲労強度の低下が見られた。3.応力比=+の疲労強度の試験片体積依存性は静的強度および疲労損傷過程の体積依存性に起因している。4.黒鉛の疲労破壊は疲労亀裂の進展により 亀裂先端の応力又は応力拡大係数が破壊応力又は破壊靭性値に達した時に生じるものと解釈できる。
依田 真一; 井岡 郁夫; 奥 達雄
炭素, 1985(120), p.45 - 47, 1985/00
黒鉛材料などの脆性材料を理解する上で、ワイブル理論が良く用いられる。これによれば強度が試験片の体積に依存し、体積増加に従って強度低下が生じることになる。本報告はこの点に注目し、高温ガス炉用黒鉛材料の引張り強度に及ぼす試験片体積の影響を調べたものである。実験の結果、高温ガス炉炉心構成材料であるIG-II黒鉛材料の引張り強度には、試験片の体積増加に伴う強度低下は認められなかった。このことから、小型試験片による強度評価が、炉心部材としてスケールアップした場合の黒鉛材料の強度を代表するものと考えられる。更に設計の観点から見れば、本実験より得られたワイブル係数を強度の体積依存性として用いれば、極めて安全側の評価になるものと結論される。
奥 達雄; 衛藤 基邦; 藤崎 勝夫; 佐々木 泰一
炭素, (89), p.48 - 54, 1977/00
ギルソナイト系等方性黒鉛(IM2-24)と石油系微粒等方性黒鉛(7477PT)の引張強さと曲げ強さの統計的性質およびIM2-24黒鉛については強度の統計的性質に及ぼす照射効果も調べた。その結果、引張強さと曲げ強さのデータはワイブル分布と正規分布によってよく近似できた。照射黒鉛のワイブル統計におけるワイブルモジュラスmと規格化因子
は非照射黒鉛の値に比べて増加した。強度に及ぼす試料体積の効果はワイブル統計による予測ほど大きくなかった。引張強さに対する曲げ強さに対する比の実験値はワイブル統計にもとづく計算値より大きかった。しかし、ワイブルパラメータmとにおけるmの値のみを引張強さと曲げ強さで共通の値を用いる、指定ワイブル統計にもとづく結果は、7477PT黒鉛の場合実験値と比較的よく一致した。結論的には、最弱リンクモデルは黒鉛の破壊には厳密には適用できないと考えられる。
鈴木 渓; 石川 力*; 中山 勝政*; 末永 大輝*
no journal, ,
D中間子はカイラル凝縮に対するシンプルなプローブであることが期待される。QCD真空においてCasimir効果を考えるとき、QCD真空の非摂動的性質は系の体積や境界条件に伴い変化する。本講演では、Casimir効果によるカイラル対称性の自発的破れの変化と、それに対するD中間子の応答に着目し、カイラルパートナー構造に基づく有効ラグランジアンを用いることで、体積・境界条件・温度依存性や格子QCDシミュレーションへの応用などについて議論を行う。
鈴木 渓
no journal, ,
D中間子はカイラル凝縮に対するシンプルなプローブであることが期待される。QCD真空においてCasimir効果を考えるとき、QCD真空の非摂動的性質は系の体積や境界条件に伴い変化する。本講演では、Casimir効果によるカイラル対称性の自発的破れの変化と、それに対するD中間子の応答に着目し、カイラルパートナー構造に基づく有効ラグランジアンを用いることで、体積・境界条件・温度依存性や格子QCDシミュレーションへの応用などについて議論を行う。
石川 力*; 中山 勝政*; 鈴木 渓
no journal, ,
本講演では、相互作用のない格子フェルミオンにおけるカシミールエネルギーの定義を提案する。我々はこの定義を用いることで、空間方向に周期境界条件や半周期境界条件が課された次元時空におけるナイーブ・フェルミオン,ウィルソン・フェルミオン,(メビウス・ドメインウォール・フェルミオン定式化に基づく)オーバーラップ・フェルミオンに対するカシミール効果の性質を調べた。ナイーブ・フェルミオンにおいては、奇数個・偶数個の格子に対してカシミールエネルギーが交互に振動するという結果が得られた。ウィルソン・フェルミオンにおいては、格子サイズがの領域で、連続理論のディラック粒子におけるカシミールエネルギーとよく一致する結果が得られた。この結果は、格子シミュレーションによってカシミール効果を測定する際に、ウィルソン・フェルミオンによる格子正則化を用いることで離散化誤差をよく制御できることを意味している。さらに、(メビウス・ドメインウォール・フェルミオン定式化に基づく)オーバーラップ・フェルミオンはトポロジカル絶縁体の表面モードに対応しており、様々なモデルパラメータ依存性も調べた。これらの発見は、対応する格子構造を持つ物性系や、格子上の数値シミュレーションによっても検証されることが期待される。
鈴木 渓; 藤井 大輔; 中山 勝政*
no journal, ,
通常のカシミール効果は真空中の光子場に対して定義される物理現象であるが、一方で固体物理で扱われる様々な準粒子場に対してもカシミール効果に相当する新奇な物理現象が生じることがある。原子核物理やQCDの分野においても、高密度クォーク物質/核物質を考えることで、同様の物理現象が実現される可能性がある。例えば、dual chiral density wave (DCDW)相と呼ばれる物質相は、高密度QCDの基底状態の候補として長年研究されている。本講演では、DCDW相におけるクォーク場から生じるカシミール効果の典型的な性質を理論的に示し、カシミールエネルギーなどの物理量が系のサイズの関数として振動する現象を提案する。この現象は、固体物理における対応物であるワイル半金属においても現れることが期待されており、クォーク物質と固体物性系との比較について議論を行う。
藤井 大輔; 鈴木 渓; 中山 勝政*
no journal, ,
近年、物性系で実現される新たなタイプのカシミア効果が発見された。例えば、ワイル半金属におけるphotonicカシミア効果は、異常な振る舞いを示すことが明らかとなった。この新たなタイプのカシミア効果は、高密度クォーク物質においても実現される可能性がある。本発表では、NJL模型を用いて有限密度QCDにおけるカシミア効果の典型的な特徴について議論する。特に、dual chiral density wave相におけるカシミア効果の異常な振る舞いが明らかとなった。
