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時間反転対称性が破れたトポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ準粒子の電磁気応答

时间反转对称性破缺拓扑超导体表面马约拉纳准粒子的电磁响应

基本信息

批准号：
22KJ1565
负责人：
山崎勇樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，時間反転対称性がないトポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ粒子の電磁気応答を解明することである。時間反転対称性がある場合の理論は先行研究によって既に得られている。その一方でトポロジカル超伝導体候補物質の多くは時間反転対称性がない。そのため，いち早くマヨラナ粒子の検出や応用を実現するためには，時間反転対称性をもたないマヨラナ粒子に対して，その電磁気応答を明らかにすることが必須である。本研究では，トポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ粒子が示す電磁気応答を，超伝導体がもつ結晶対称性・超伝導対称性の観点から明らかにする。具体的には，超伝導体がもつ1次元トポロジカル不変量を結晶対称性を用いて定義し，これが有限になるための超伝導対称性に対する条件を導く。この結果を表面のマヨラナ粒子に対する有効理論と組み合わせることで，マヨラナ粒子の電磁気応答の一般理論を完成させる。本年度では，マヨラナ粒子が現れるための一般的な（任意の結晶対称性・超伝導対称性に適用可能な）条件を，磁気カイラル対称性を用いて定義できる磁気巻き付き数（1次元トポロジカル不変量）を用いることで導くことができた。また，このとき現れるマヨラナ粒子の磁気応答，すなわち，磁場に対してマヨラナ粒子がもつエネルギーの大きさが磁場の印加方向に対して非対称になることを明らかにした。さらに時間反転対称性がないトポロジカル超伝導体の例として強磁性超伝導体UCoGeを考え，一般論の適用例を示した。本研究結果は任意の時間反転対称性がない超伝導体に適用できるため，マヨラナ粒子をもつトポロジカル超伝導体探索の有用な指針となる。

The purpose of this study is to clarify the electromagnetic response of particles in the surface of a conductor with time symmetry. The theory of time symmetry is studied in advance. The time response of a candidate substance for superconductivity is different from the time response of a candidate substance. For example, if you want to know more about a particle, you can use it to test it. In this study, we found that the particles on the surface of the superconductors show electromagnetic resonance, and the superconductors show crystal symmetry and superconductivity. In particular, superconductivity is defined by the definition of crystal symmetry, and the conditions for superconductivity are limited. The result is that the theory of particle interaction is complete. In this year, the general conditions for the occurrence of particles (arbitrary crystal symmetry and superconductivity may be applied), the definition of magnetic symmetry, and the number of magnetic particles (1-dimensional particles). The magnetic field of the particle is opposite to that of the magnetic field. Examples of time-symmetric ferromagnetic superconductors and ferromagnetic superconductors UCoGe are discussed, and examples of applications of general theory are shown. The results of this study are useful pointers for exploring the symmetry of superconductors at any time.