微視的理論に基づいた超伝導電流に働くローレンツ力の効果の検証

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本研究は、超伝導電流に働くローレンツ力の効果を微視的な観点から明らかにすることを目的としている。しかしながら、超伝導電流には、（１）磁気的なローレンツ力の他、（２）超伝導オーダーパラメータの勾配に由来する力（PPG力）、（３）状態密度のエネルギー依存性に由来する力（SDOS圧力）が働くことが理論的に示されている。これらの力は、磁場中の熱平衡超伝導電流に対して働くことで、渦糸帯電効果をもたらす。我々は、特にローレンツ力の寄与に着目して研究を行い、ローレンツ力の寄与が支配的であると期待されていた上部臨界磁場近傍に着目して研究を行ってきた。しかし近年、寄与が小さいと考えていたPPG力による寄与が、渦糸帯電効果に対して高磁場領域でも効くことが明らかになった。一方で、1971年にMorrisとBrownによって測定された熱平衡超伝導電流におけるホール電圧は、ローレンツ力のみを含んだ微視的理論によって再現することができ、PPG力やSDOS圧力はこの量に寄与しないことが分かっている。我々は、微視的理論を用いて、熱平衡ホール係数にPPG力やSDOS圧力が効かない原因を考察した。s波超伝導体における熱平衡ホール係数を解析的に導出したところ、（１）PPG力によるホール係数がローレンツ力と等しくなるということ、（２）SDOS圧力によるホール係数が臨界温度にかけて発散することが理論的に明らかになった。我々の計算はいくつかの先行研究の結果を再現しており、計算結果としては信頼できると言えるが、依然としてMorrisとBrownによる実験事実と矛盾している。この両者の矛盾については、長きにわたって議論されているものの、微視的には明らかになっていない。我々は現在、Bogoliubov-de-Genne方程式により数値的にホール電圧を解析することによって、理論・実験間の矛盾を解消しようと試みている。