Frontiers of QCD/hadron physics pioneered by extreme finite volume

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カシミール効果は、量子的な真空揺らぎが空間的な境界条件の影響を受けて変化するために生じる物理現象の総称であり、具体例として、二枚の平行板を微小な距離だけ離して置いた際に生じる引力の発生はよく知られている。このような、光子（フォトン）場から生じるカシミール効果の存在は、1990年代に実験で実証され、近年ではナノフォトニクス分野における工学的な応用も提案されている。一方で、光子以外の量子場から生じるカシミール効果の性質を探ることは重要なテーマである。2022年度は、2020年度に開発した「格子正則化によるカシミール効果の導出」の手法を応用することで、実在する物質内部で発生するカシミール効果を調べた。具体的には、(1)磁性体薄膜内部におけるマグノン場、(2)ディラック/ワイル半金属薄膜内部における電子場から生じるカシミール効果について定量的な解析を行った。(1)反強磁性体中のマグノンは、低エネルギー領域で線形分散を持つスカラー場として記述され、スカラー場由来のカシミール効果を検証するための舞台となることが期待される。本研究では、反強磁性体である酸化クロム(III)とフェリ磁性体であるイットリウム鉄ガーネットの薄膜内部のマグノン場から生じるカシミール効果を定量的に予言した。以上の成果は速報論文としてまとめられ、Physical Review Lettersに掲載された。(2)ディラック/ワイル半金属における電子はフェルミ面近傍で線形分散を持ち、電子場由来のカシミール効果が顕著となることが期待される。本研究では、ディラック半金属の候補物質であるヒ化カドミウムの有効模型などを用いて解析を行った。特に、通常のカシミール効果とは異なり、運動量空間のディラック/ワイル点の特殊な構造に起因して物理量が膜厚に依存して振動する現象を発見した。以上の成果は速報論文としてまとめられ、現在投稿中である。