量子臨界相の分類と非従来型量子臨界相の量子磁性体における実現

点击翻译按钮获取中文摘要

前年度行った、1次元量子磁性体におけるスピンネマティック相の電子スピン共鳴実験を提案する研究成果を踏まえ、今年度は2次元及び3次元の量子磁性体におけるスピンネマティック相の、電子スピン共鳴による実験的同定についての研究を行った。スピンネマティック秩序は従来の磁気秩序とは異なり、回転対称性は破るものの反転対称性を破らない秩序である。スピンネマティック秩序が長距離秩序として自発的に生じるとき、南部・Goldstoneモードが生じる。この南部・Goldstoneモードはスピンネマティック秩序の生じる波数においてgaplessであるが、他の波数においてはgappedである。本研究では、この南部・Goldstoneモードに伴う電子スピン共鳴が生じること、その共鳴周波数が上記の南部・Goldstoneモードの励起gapに等しいことを、一般的な場合において示した。更に、この一般論を正方格子上の具体的なスピン模型に応用した。スピンネマティック相はマグノン対が束縛して生じる素励起がBose-Einstein凝縮を起こした相とみなすことができるが、南部・Goldstoneモードの励起gapは、マグノン対のBose-Einstein凝縮による相転移を反映し、特異的な磁場依存性を生じることがわかった。この磁場依存性の解析結果は、flavor wave理論を活用して得られた。また、実験研究者らと1次元量子磁性体BaCo2V2O8についての共同研究も行った。この物質はゼロ磁場下ではIsing的な量子反強磁性鎖でよく物性が理解できること、および低磁場の量子相がソリトンの閉じ込め相であることが知られている。本研究では、この物質のg因子が特徴的な交替的非対角成分を持つため、高磁場下で別種のソリトンの閉じ込め相へ相転移することを示した。同時に、非弾性中性子散乱実験結果を定量的に説明することに成功した。