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論文

Chiral separation effect catalyzed by heavy impurities

末永 大輝*; 荒木 康史; 鈴木 渓; 安井 繁宏*

Physical Review D, 103(5), p.054041_1 - 054041_17, 2021/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.01(Astronomy & Astrophysics)

本論文ではクォーク物質中のカイラル分離効果に対して、近藤効果、すなわち重い不純物による非摂動的効果が与える影響を議論する。カイラル分離効果は、相対論的フェルミオンが磁場下でカイラリティ依存のカレント(軸性カレント)を示す現象であり、クォーク物質等の相対論的フェルミオンに特徴的な現象である。本研究では、軽いクォークと重いクォークによって構成される近藤凝縮を含む有効模型に基づき、静的および動的な磁場下での軸性カレントの応答関数を評価した。その結果、磁場が静的・動的どちらの場合も、近藤効果によりカイラル分離効果は増強されることが示された。特に動的な磁場下では、カイラル分離効果は約3倍に増強されることを明らかにした。以上の効果により、クォーク物質中に不純物として含まれる重いクォークは、磁場下での軽いクォークのカレントに対して重要な役割を果たすことが示唆される。

論文

Two relativistic Kondo effects; Classification with particle and antiparticle impurities

荒木 康史; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*

Physical Review Research (Internet), 3(1), p.013233_1 - 013233_12, 2021/03

本論文では、不純物自由度の性質によって類別される二種類の相対論的近藤効果について、理論的考察を行う。特に、軽いディラックフェルミオンと重い不純物フェルミオンから構成される「凝縮」を含む基底状態の分散関係に注目する。ここでの重いフェルミオン自由度は、高エネルギー物理学においてヘビークォーク有効理論(HQET)として知られている有効理論(すなわち、ディラックフェルミオンに対して非相対論的極限をとることで得られる低エネルギー有効理論)を用いて記述される。ここでは二種類のHQETを採用し、一つ目のHQETは重いフェルミオンの粒子成分のみを含み、二つ目のHQETは粒子成分と反粒子成分の両方を含む(粒子と反粒子は逆のパリティを持つ)。これらの二つの有効理論から定性的に異なる二種類の近藤効果が現れることを示す。二種類の近藤効果を比較すると、フェルミ面近傍における(近藤効果としての)性質は類似している一方、運動量が小さい領域(赤外領域)のバンド構造は異なることが分かる。これらの近藤効果はディラック/ワイル反金属やクォーク物質における観測量に影響するだけでなく、格子シミュレーションや冷却原子シミュレーションによって数値的に検証されることが期待される。

論文

Insight into Kondo screening in the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ uncovered by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 門野 利治*; 菅原 仁*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*; 菅 滋正*; 山崎 篤志*; 関山 明*; et al.

Physical Review B, 102(16), p.165152_1 - 165152_8, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

Through a high-precision soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$, we show our successful approach of revealing unprecedented details of Kondo screening below a characteristic temperature of $$ T_{0} sim$$ 20 K in the paramagnetic phase. The multiplet XMCD structure at the Sm $$M_{5}$$ edge sensitive to the 4$$f$$ configuration enabled us to observe a clear difference between the temperature evolution above and below $$T_{0}$$ with one- and two-component behavior, respectively. Our findings are in strong contrast to the conventional Kondo crossover that coincides with the valence transition, but are qualitatively accounted for by theoretical XMCD predictions combined with the two-fluid phenomenology recently proposed. This work contributes to the large context of Kondo physics that is closely related to quantum criticality in heavy fermion systems.

論文

Kondo effect driven by chirality imbalance

末永 大輝*; 鈴木 渓; 荒木 康史; 安井 繁宏*

Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023312_1 - 023312_13, 2020/06

近藤効果はフェルミ面近傍の軽いフェルミオンと重い不純物との相互作用によって引き起こされ、物質の電気的・熱的・輸送的性質に影響を及ぼす。一方、カイラリティ(右巻き・左巻き)はディラック粒子・ワイル粒子などの相対論的フェルミオンが持つ基本的な性質の一つである。通常の物質においては右巻き・左巻き粒子の数は均衡しているが、これらが不均衡となる系もクォーク物質や電子系において興味が持たれている。本論文では、相対論的フェルミオンのカイラリティ不均衡(有限の「カイラル化学ポテンシャル」を持つ系)によって生じる近藤効果を理論的に提案した。この効果は右巻き(または左巻き)の軽いフェルミオンと重い不純物粒子との混合によって引き起こされるが、これは有限密度(化学ポテンシャル)によって生じる通常の近藤効果とは少し異なる状況である。我々は相対論的フェルミオンと不純物粒子間の相互作用を持つ有効模型を構築し、(1)摂動計算と(2)平均場近似による非摂動的アプローチの二つの手法を用いてこの効果が実現することを示した。さらに、近藤効果に対する温度依存性・結合定数依存性・感受率の振る舞いや相転移の次数などを議論した。このような近藤効果の性質は、将来的な格子シミュレーションで検証されることが期待される。

論文

QCD Kondo excitons

末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*

Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023066_1 - 023066_11, 2020/04

QCD近藤効果は、高密度クォーク物質中においてチャームクォーク・ボトムクォークなどのヘビークォークが不純物として存在するときに生じる量子現象である。本論文では、QCD近藤効果の実現した基底状態から励起されるエキシトンモードが束縛状態として存在することを予言し、その詳細な性質を調べた。具体的には、平均場近似に基づいてQCD近藤効果を記述する有効模型を構築し、励起モードとして実現可能な量子数(スピンやパリティ)やそれらの分散関係を調べた。これらのエキシトンは電気的・カラー的に中性になることができるため、(電荷やカラー荷を持つ粒子とは異なり)輸送現象における「中性カレント」として出現し、電気伝導や熱伝導に対するヴィーデマン・フランツ則の破れに寄与することが期待される。このような近藤エキシトンは、ディラック粒子やワイル粒子のような「相対論的」フェルミオンに対する近藤効果における普遍的な物理現象であり、クォーク物質に限らずディラック・ワイル電子系への応用も期待される。

論文

Pseudo-triplet 5$$f$$ electron state in the heavy fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 青木 大*; Griveau, J.-C.*; 大槻 純也*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(2), p.024707_1 - 024707_6, 2020/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:54.33(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$の擬三重項5$$f$$電子基底状態を明らかにした。主に$$|0rangle$$からなる一重項基底状態$$Gamma_{t1}$$$$Delta E=49$$,K上に、$$|pm1rangle$$が主要な成分の二重項第一励起状態$$Gamma_{t5}$$を仮定することで帯磁率の温度依存性が説明できる。磁化曲線は擬スピン$$J$$=1の局所有効ハミルトニアン$$DJ_z^2$$($$D=Delta E$$)で説明でき、これは四極子演算子$$O_{20}$$と等価である。比熱は擬三重項を反映してエントロピーがR$$ln3$$となるように規格化した近藤モデルによって理解でき、近藤温度$$T_{rm K}=55$$,Kは分裂幅$$Delta E=49$$,Kと同程度であり、多チャンネル近藤効果を示しうる二重項$$Gamma_{t5}$$が含まれた擬三重項が重い電子状態と超伝導を担っていることが明らかになった。

論文

Quasi-Kondo phenomenon due to the dynamical Jahn-teller effect

堀田 貴嗣

Physical Review Letters, 96(19), p.197201_1 - 197201_4, 2006/05

 被引用回数:36 パーセンタイル:81.33(Physics, Multidisciplinary)

動的ヤーンテラーフォノンと結合する軌道縮退アンダーソンモデルに基づいて、非磁性近藤効果の新しい発現機構を提案する。ヤーンテラーフォノンと動的に結合する電子系の基底状態は、二重縮退のあるバイブロニック状態であるが、この縮退は、円錐型特異点まわりの時計回り及び反時計回りの回転自由度に由来する。回転方向を変えるために必要なエネルギーよりも温度を下げると、ついには回転自由度が失われ、$$log 2$$のエントロピーが解放される。これが擬似的な近藤効果をもたらすことを数値繰り込み群法によって示す。動的ヤーンテラーフォノンによる非磁性起源の近藤現象と、充填スクッテルダイト化合物におけるラットリングに起因した特異な電子物性との関連を議論する。

論文

Systematic evolution of the Kondo peak in YbCu$$_{5-x}$$Ag$$_{x}$$

岡根 哲夫; 藤森 伸一; 間宮 一敏; 岡本 淳; 藤森 淳; 辻井 直人*; 吉村 一良*

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1019 - 1022, 2003/02

YbCu$$_{4}$$M化合物(M=Ag, Au, Pd, etc.)はAuBe$$_{5}$$型結晶構造を持ち、M元素の違いにより多様な物性を示すことから興味が持たれている物質である。この内YbCu$$_{4}$$Agは典型的な高密度近藤系の性質を示すが、その固溶体YbCu$$_{5-x}$$Ag$$_{x}$$はxが0.125から1の範囲でAuBe$$_{5}$$型構造を持つ結晶が生成され、全て高密度近藤系の性質を示す。組成比xが減少するにしたがって近藤効果の特性温度は系統的に減少していく。本研究は高分解能光電子分光実験により組成比xの変化に応じた電子状態の変化を調べたものである。実験の結果、フェルミ準位近傍にこの物質の重い電子系的ふるまいと対応する近藤ピークを観察し、これが組成比xの減少とともに強度が減少し、かつピーク位置がフェルミ準位に近づいていくことを明らかにした。

論文

MCD study on materials without magnetic order

宮原 恒あき*; 石井 広義*; 高山 泰弘*; 広瀬 正晃*; 丸山 健一*; 大部 健司*; 篠田 元樹*; 室 隆桂之*; 斎藤 祐児; 松田 達磨*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 70(10), p.2977 - 2981, 2001/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:38.92(Physics, Multidisciplinary)

磁気秩序の無いPrFe$$_{4}$$P$$_{12}$$とCePd$$_{3}$$について内殻励起磁気円2色性(MCD)の測定を行い、磁化率とMCDの大きさを比較した。PrFe$$_{4}$$P$$_{12}$$の磁化率は6K以上で強磁性振る舞いを示すことが知られている。この物質のMCDは高温側では局在モーメントを持つように振る舞うが、低温側では局在モーメントが消失し、近藤温度(T$$_{k}$$)が10Kより遥かに高い物質で有るかのような振る舞いを示した。一方、CePd$$_{3}$$のMCDはT$$_{k}$$が20K程度の通常の希薄近藤物質のような温度依存性を示したのであるが、これはこの物質のT$$_{K}$$が150Kであることと矛盾し、また以前われわれが測定を行ったCeFe$$_{4}$$P$$_{12}$$とも大きく異なる結果である。このことは、コヒーレント近藤物質のT$$_{K}$$が4fモーメント間の反強磁性的交換相互作用による局所的なスピン揺らぎにより、観測されるT$$_{K}$$よりも高くなりうることを示唆している。

論文

CePの基礎物性

芳賀 芳範

文部省科学研究費重点領域研究「強相関伝導系の物理」ニュースレター, 3(2), 56 Pages, 1995/09

少数キャリア強相関系CePの物性の研究に関して、最近の進展をレビューする。従来からCePの磁場及び圧力下における複雑な挙動が注目されていた。最近、大型単結晶の育成に伴い、dHvA効果や、中性子散乱の研究が行われ、極めて特異な磁気構造と、それがフェルミ面に及ぼす効果が明らかにされた。これらの現象を説明するモデルも複数提出され、理論的研究も発展してきている。ポイントは、低キャリア濃度であるために、金属磁性体とはかなり異なった形で、磁気モーメントと相互作用していることにある。

口頭

A New phase and exciton modes in QCD Kondo effect

鈴木 渓

no journal, , 

通常の近藤効果は金属中に局在する不純物によって引き起こされ、系の電気的/熱的/輸送的性質に対して大きな影響を及ぼす。一方で、高密度のクォーク物質においては、比較的重い不純物クォークと軽いクォークとのカラー交換相互作用によって同様の効果が起こることが期待されている(QCD近藤効果)。この講演では、Refs.~[1,2]において予言された、ライトクォークとヘビークォークから成る凝縮によって特徴づけられる新しい相についてレビューを行う。特に、この相における励起状態として現れる様々なエキシトンモードについて議論を行う~[3]。これらのモードは高密度クォーク物質における輸送的性質に寄与することが期待される。[1] S. Yasui, K. Suzuki, and K. Itakura, Nucl. Phys. A983 (2019) 90. [2] S. Yasui, K. Suzuki, and K. Itakura, Phys. Rev. D96 (2017) 014016. [3] D. Suenaga, K. Suzuki, and S. Yasui, arXiv:1909.07573.

口頭

ウィルソン・フェルミオンにおける近藤効果

石川 力*; 中山 勝政*; 鈴木 渓

no journal, , 

従来から知られている近藤効果は、金属中の伝導電子と局在不純物間の相互作用によって生じる量子現象である。近年では、ディラック半金属やトポロジカル絶縁体,高密度クォーク物質のような「相対論的」フェルミオンを含む系における近藤効果も注目されている。特に、2013年に初めて予言されたQCD近藤効果は、有限密度クォーク物質中の不純物(ヘビー)クォークによって誘起されることが期待される現象である。しかし、QCD近藤効果が量子色力学(QCD)のどのパラメータ領域で実現するのか、さらに格子QCDシミュレーションによってどのように検証され得るかはまだ明らかでなく、将来的な課題となっている。本講演では、赤外領域でディラック粒子として振る舞う格子フェルミオンの一例としてウィルソン・フェルミオンに注目し、有効模型を用いて近藤効果が生じることを示す。さらに、格子系に特有の性質、他の非摂動効果との競合現象、格子シミュレーションへの実装における問題点などを議論する。

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