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論文

$$mu$$SR studies on copper minerals

藤原 理賀; 岡部 博孝*; 幸田 章宏*

Interactions (Internet), 245(1), p.13_1 - 13_6, 2024/12

https://doi.org/10.1007/s10751-024-01856-7

量子状態を実験的に観測することは難しい。さらに、エキゾチックな量子状態が実現すると予測されている格子系の中には、理想的なモデル物質が見つかっていない系も存在する。銅鉱物の中には、未研究の低次元量子磁性体がまだまだ多く存在し、その数は年々増加している。我々は、銅鉱物が発見された自然環境を模倣することで7種類の銅鉱物の人工合成に成功し、さらにその量子状態を報告した。パルスミュオンの特性は、人工銅鉱物のスピン状態の調査に大変適している。その有用性を、fedotoviteの$$mu$$SR測定の結果を示しながら、紹介する。

論文

Spin gap in the weakly interacting quantum spin chain antiferromagnet KCuPO$$_{4}$$$$cdot$$H$$_{2}$$O

藤原 理賀; 萩原 雅人; 森田 克洋*; 村井 直樹; 幸田 章宏*; 岡部 博孝*; 満田 節生*

Physical Review B, 107(5), p.054435_1 - 054435_8, 2023/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.054435
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

$$S$$ = 1/2ハイゼンベルグ直線鎖反強磁性体は、最も単純なスピンモデルであるが、様々な量子多体現象のプラットフォームを提供する。この論文では、準一次元反強磁性体KCuPO$$_{4}$$$$cdot$$H$$_{2}$$Oの磁性を報告した。$$T_{rm{N}}$$ = 11.7(1) Kにおいて、格子整合な長距離反強磁性秩序が形成され、その磁気モーメントの大きさは0.31(1) $$mu_{rm{B}}$$である事がわかった。また鎖内相互作用$$J$$と鎖間相互作用$$|J'|$$の大きさはそれぞれ172Kと4.25(4) Kと見積もられ、$$|J'|$$/$$J$$の比は0.0247(3)である。中性子非弾性散乱実験により、$$T_{rm{N}}$$より高温では、一次元ハイゼンベルグ量子スピン鎖の特徴である連続体励起スペクトルが観測され、$$T_{rm{N}}$$より低温では、分散励起にスピンギャップが観測された。これらの結果は、弱く結合した$$S$$ = 1/2ハイゼンベルグスピン鎖系で観測される性質と一致する。

論文

Birchite Cd$$_{2}$$Cu$$_{2}$$(PO$$_{4}$$)$$_{2}$$SO$$_{4}$$ $$cdot$$ 5H$$_{2}$$O as a model antiferromagnetic spin-1/2 Heisenberg $${it J}$$$$_{1}$$-$${it J}$$$$_{2}$$ chain

藤原 理賀; Jeschke, H. O.*; 森田 克洋*; 桑井 智彦*; 幸田 章宏*; 岡部 博孝*; 松尾 晶*; 金道 浩一*; 満田 節生*

Physical Review Materials (Internet), 6(11), p.114408_1 - 114408_8, 2022/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.114408
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

$${it S}$$ = 1/2ハイゼンベルグ$${it J}$$$$_{1}$$-$${it J}$$$$_{2}$$反強磁性鎖は、エキゾチックなスピン状態の発現が予想されており、広く研究されている。この論文では、birchiteと呼ばれる銅鉱物、化学式Cd$$_{2}$$Cu$$_{2}$$(PO$$_{4}$$)$$_{2}$$SO$$_{4}$$$$cdot$$5H$$_{2}$$Oの磁気挙動とその有効スピンモデルについて報告する。帯磁率,磁化,比熱,$$mu$$SR測定による実験的研究から、0.4Kまで長距離秩序を示さないことがわかった。理論研究から、birchiteは$${it J}$$$$_{1}$$-$${it J}$$$$_{2}$$反強磁性鎖のモデル化合物であり、鎖内相互作用$${it J}$$$$_{1}$$、$${it J}$$$$_{2}$$は反強磁性的で、その大きさは鎖間相互作用の約100倍であることがわかった。$${it J}$$$$_{2}$$の大きさは$${it J}$$$$_{1}$$の大きさの2$$sim$$3倍であるため、スピンギャップは$${it J}$$$$_{1}$$の数%に過ぎないと予想される。比熱の温度依存性は約1Kでブロードなピーク($$approx$$ 0.036$${it J}$$$$_{1}$$)を示し、スピンギャップの存在が示唆された。

論文

Influence of self-irradiation damage on the Pu-based superconductor PuCoGa$$_5$$ probed by muon spin rotation

大石 一城; 伊藤 孝; 髭本 亘; Heffner, R. H.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.53 - 55, 2006/08

PuCoGa$$_5$$は$$T_{rm c}$$=18Kと既存で同様の結晶構造を持つ115系の中でも非常に高い転移温度を有する超伝導体として知られている。これまでの$$mu$$SR実験の結果から磁場侵入長$$lambda$$の温度依存性が報告されており、$$Deltalambda (T)=lambda (T)-lambda(0)propto T$$であることからPuCoGa$$_5$$はline nodeを有する$$d$$波超伝導体であることが示唆されている。さらにPuCoGa$$_5$$における超伝導秩序変数に関する知見を得るため、われわれは$$lambda$$の磁場依存性の測定を行った。発表当日は、既存の$$lambda$$の温度依存性の結果と今回新たに測定した磁場依存性の結果から、PuCoGa$$_5$$の超伝導秩序変数について議論する。また、本系と同じ結晶構造を有するPuRhGa$$_5$$においても同様の測定を行い、超伝導秩序変数の対称性について議論する予定である。

論文

Magnetism and superconductivity in CePt$$_3$$Si probed by muon spin relaxation

髭本 亘; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 大貫 惇睦; 幸田 章宏*; Saha, S. R.*; 大石 一城; 門野 良典*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.180 - 182, 2006/08

ミュオンスピン回転,緩和法を用いて調べた多結晶CePt$$_3$$Siの磁性,磁場侵入長及びナイトシフト測定の結果について報告する。ゼロ磁場中では試料の全体積において磁性が観測された。また17kOeにおいて20mKまでの範囲で測定したミュオンナイトシフトでは3つの異なるナイトシフトが観測された。この結果に基づいた超伝導電子対の対称性についての議論を行う。

論文

New limits on the ordered moments in $$alpha$$-Pu and Ga-stabilized $$delta$$-Pu

Heffner, R. H.; Morris, G. D.*; Fluss, M. J.*; Chung, B.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; Anderson, J. E.*

Physica B; Condensed Matter, 374-375, p.163 - 166, 2006/03

https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.11.042
 被引用回数：8 パーセンタイル：38.37(Physics, Condensed Matter)

プルトニウム金属における最初の$$mu$$SR実験の結果について報告する。プルトニウムの基底状態は不明であったが本研究で上限でも10$$^{-3}mu_B$$以下の大きさしか持たないことが明らかになった。

論文

ミュオン科学の進展

竹田 辰興; 永嶺 謙忠*; 山崎 泰規*; 門野 良典*; 石田 勝彦*; 上村 正康*; 山崎 良成*; 水本 元治

日本原子力学会誌, 34(12), p.1098 - 1107, 1992/12

https://doi.org/10.3327/jaesj.34.1098
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)

ミュオンを用いた種々の科学研究が盛んになってきた。これらは、多くの場合、正負のミュオンが、それぞれ、「軽い陽子」及び「重い電子」として振る舞う、特質を十分に生かしたものである。その対象は、$$mu$$SR法による物性・材料研究、ミュオン触媒核融合研究、ミュオン原子X線による非破壊元素分析、基礎物理学研究等に及ぶ。本解説では、これらについて、最近の興味ある話題について概観し、また、ミュオン科学の進展に大きな寄与が期待される低速ミュオン生成の研究、及び大強度加速器の開発についても触れる。

口頭

$$mu$$SR studies of quantum magnets

藤原 理賀

no journal, , 

近年、カムチャツカ半島の火山地帯で多くの新しい銅鉱物が発見されている。講演者は、これらの新しい銅鉱物から幾何学的フラストレーションを持つ低次元量子磁性体を複数発見し、人工的に合成し、そのスピン状態を調べてきた。本講演では、スピンが作り出す動的・静的内部磁場を高感度で検出できる$$mu$$SR法が、これらの人工銅鉱物のスピン状態の調査に果たす役割について紹介する。また、中性子散乱実験との相補的利用の重要性についても議論する。

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