2014/7/11 (配信日7/10)

超伝導体中の“ヒッグス粒子”の性質を解明

~ マクロな量子状態を光で制御する新たな可能性を拓く ~

発表者

  • 東京大学低温センター
  • 東京大学大学院理学系研究科
  • 情報通信研究機構

概要

超伝導は低温で電気抵抗が消失する現象で、そのような性質を示す超伝導体は、MRI診断装置、リニアモーターカー、超高感度量子磁束干渉計、送電線、超高感度のミリ波サブミリ波センサーなど、さまざまな分野で幅広く応用され、研究が進められている。超伝導体では対を形成している電子(クーパー対)が数多く存在し、この電子対が電気的な抵抗の消失に深く関係していることが知られている。この超伝導体の電子対の密度は光では振動させられないと信じられてきた。

今回、東京大学低温センター 島野亮教授、同大学院理学系研究科物理学専攻 松永隆佑助教、青木秀夫教授、辻直人特任助教らの研究グループは、情報通信研究機構 (NICT)未来ICT研究所の 牧瀬圭正博士、寺井弘高博士、王鎮博士、国立天文台の 鵜澤佳徳博士(現 NICT)との共同研究で、テラヘルツ波(注1)と呼ばれる波長0.3mm程度の光を超伝導体に強く照射することで、超伝導体の電子対の密度を光によって振動させることに成功した。また、テラヘルツ波の照射によって、超伝導体は照射した光の3倍の周波数を持った電磁波を発することも発見した。

超伝導体の電子対の密度の振動(波動)は、素粒子物理学におけるヒッグス粒子と類似性があることも知られている。本成果は、超伝導に関するこれまでの定説を覆しただけではなく、超伝導体をテラヘルツ周波数帯において周波数変換素子として応用することや光で超高速に制御する手法について新しい道を拓くものである。

詳細については 東京大学低温センター のホームページをご覧ください。