兵庫県立大学

東京大学大学院理学系研究科

京都大学

高輝度光科学研究センター

理化学研究所

Rutgers 大学

 

発表概要

兵庫県立大学大学院理学研究科 小林 寿夫教授の研究グループと、東京大学大学院理学系研究科 中辻 知教授、京都大学複合原子力科学研究所 瀬戸 誠教授、高輝度光科学研究センター 依田 芳卓主幹研究員、理化学研究所放射光科学研究センター 玉作 賢治チームリーダー、Rutgers 大学 P. Coleman教授の研究グループは、大型放射光施設「SPring-8」のBL09XUおよびBL19LXUにおける高輝度X線を利用したメスバウアー吸収分光法により、量子物質超伝導体β-YbAlB₄ の異常金属相における超低速臨界的電荷揺らぎを観測することに初めて成功しました。

量子物質の局在化の近傍で発生する異常金属状態で観測される現象を理解するためには、基盤となる電子電荷の揺らぎ（ダイナミックス）を調べる必要があります。電子と原子核の相互作用を測定するメスバウアー吸収分光法を用いて、温度と圧力の関数として、β-YbAlB₄の異常金属相の電荷揺らぎを調べました。フェルミ液体状態での単一吸収ピークは、異常金属状態において2つのピークに分裂することが分かりました。このスペクトルの変化は、ポーラロンの形成により長い時間スケールで揺らぐ電子電荷の影響で、単一原子核遷移が変調された結果として解釈されます。この超低速臨界的電子電荷揺らぎの観測は、異常金属状態と超伝導発現の起源に新たな知見を提供します。

本成果は、米国科学振興協会（AAAS）発行の『Science』誌に3月2日14時（米国東部時間）にオンライン掲載されました。

 

図：（上図）放射光メスバウアー分光測定を行うためのビームライン構成。
（下図）Ybイオンの異なる価数状態での¹⁷⁴Yb原子核のエネルギー準位と価数揺動によるスペクトルの変化の模式図。

 

詳しくは、兵庫県立大学 のホームページをご覧ください。