物質相の量子幾何効果が織り成す新奇物理現象の解明

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本研究は量子幾何効果の現実の物質への影響を解明することを目的としている．初年度である本年度では特に，量子幾何効果による新規な物理現象の解明を目指し，量子幾何効果が新規な超伝導相を誘起することを明らかにした.超伝導体においては，超伝導現象において本質的な役割を担う超流動密度に量子幾何効果が現れることが先行研究で知られており，フラットバンド系や単層FeSeにおいて量子幾何効果が主要な寄与を持つことが明らかにされてきた．しかしながら，超流動密度は様々な超伝導現象に現れる一方で，量子幾何効果によりそれらの超伝導現象がどのような影響を受けるかは明らかにされてこなかった．本年度では，超流動密度が自由エネルギーにおける，クーパー対の重心運動量の係数であることに注目し，有限重心運動量を持つ超伝導体に対する量子幾何効果を明らかにした．主な結果としては以下に述べる二つである．(1)超流動密度はクーパー対の重心運動量に関する2次の係数であるため，超流動密度が負である時，有限重心運動量を持つ超伝導相(FFLO相)が最安定となる．先行研究では，量子幾何効果は正の寄与を持つと考えられてきたが，本研究において，非従来が超伝導体においては量子幾何効果が負の寄与を持つことを明らかにし，これによりFFLO相が安定となることを示し，量子幾何誘起FFLO相の存在を予言した．(2)超流動密度は2次の係数であるのに対して，運動量1次の係数であるリフシッツ不変量にも量子幾何効果が現れることを示した．リフシッツ不変量が有限の時は，有限重心運動量を持つ超伝導状態(ヘリカル超伝導相またはアナポール超伝導相)が安定となる．トポロジカル超伝導体の候補物質であるUTe2において，量子幾何効果によりアナポール超伝導が安定なることを示し，量子幾何誘起アナポール超伝導の存在を予言した．