Study on nonreciprocity and topological protection of magnetic quasiparticles using multi-analyzer cold neutron spectroscopy

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磁性体中の協力的なスピン揺動はマグノンやトリプロン等の素励起（磁気準粒子）を形成するが、これらはスピン量子を運搬するためスピントロニクスデバイスの観点から大きな注目を集めている。これら磁気準粒子の保護と運動制御の学理を確立するには、磁気準粒子の運動を高精度に測定する必要がある。そこで本研究では米国研究グループと共同で新世代マルチアナライザー冷中性子分光法を開発することにより、磁気準粒子運動の高精度測定を実現することを最終目標としている。本研究ではこれまで米国側研究者と共同でIRIS型集光法の検討および設計を行なってきた。2021年度初旬の段階でコロナ感染症の収束が見通せなかったため、米国での実証試験を断念、国内原子炉JRR-3に向け設計変更し、2022年度においては実証機が完成、最初の非弾性散乱実験データを得ることができた。他方、2022年度中頃からコロナ感染症による渡航制限が徐々に緩和されたため、米国ORNLでの実験共同研究、また米国BNLグループとの共同実験研究を本格化させた。成果としてははZnドープβ型Cu2V2O7の中性子非弾性散乱実験による精密なマグノン分散関係解明、マルチフェロイックBa2MnGe2O7 の磁気分散解明、三角格子量子磁性体Yb3Ru4Al12の低エネルギー磁気励起の解明等が挙げられる。若手研究者の海外渡航としては、分担者浅井の渡米がついに実現し、ORNL研究者と現地でマルチアナライザー開発に関する議論を行うことができた。