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物理:重いフェルミオン超伝導体CeRhIn5の隠れた磁性と量子臨界性

Nature 440, 7080 doi: 10.1038/nature04571

従来型の超伝導は、よく知られたごくわずかの例外を除いて、長距離磁気秩序とは共存しない。一方、非従来型の超伝導は、磁気秩序相と磁気無秩序相の境界付近で発達する。超伝導転移温度Tcの最高値は、この境界を0ケルビンへ外挿した場合に得られることから、この磁気量子臨界点に伴うゆらぎは、非従来型の超伝導にとって不可欠な条件になると考えられている。しかし、T<Tcでは必然的に、非従来型の超伝導によって磁気相境界が隠されてしまい、磁気量子臨界点が存在するかどうかを証明するのはむずかしい。本論文では、圧力で調整した非従来型超伝導体CeRhIn5の比熱測定結果を報告する。この測定により、超伝導状態内部に印加磁場によって生じた量子相転移境界線を見いだした。この量子臨界線は反強磁性と超伝導が共存する相と、完全に非従来型の純粋な超伝導相を隔てており、磁場によって完全に超伝導が抑制される量子4重臨界点で終わる。CeRhIn5のT→0 Kにおける磁場‐圧力相図は、高Tc銅酸化物の磁場誘起型磁性を説明するため考案された理論モデルでよく記述できるが、CeRhIn5では量子相境界のはっきりとした輪郭が得られていない。これらの実験結果から、銅酸化物とCeRhIn5のような重い電子系の隠れた磁性、量子臨界性、そして非従来型超伝導に共通の関係を明らかにすることができた。

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