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物理:量子臨界近藤格子に出現する重いフェルミオンの観測

Nature 486, 7402 doi: 10.1038/nature11204

軌道を持つ元素を含む固体では、電子スピンと遍歴電子のスピンの相互作用によって、重い有効質量の低エネルギーフェルミオン励起が発達する。このような励起は、アクチノイド系やランタノイド系の化合物で観測される、非従来型の超伝導や非フェルミ液体挙動の出現に不可欠である。我々は、走査型トンネル顕微鏡による分光マッピングを用いて、セリウム系の重いフェルミオン化合物の典型的な群で温度を下げると重い励起が出現することを観測した。遍歴伝導電子と電子との量子エンタングルメントから生じるこれら重い準粒子の複合的な性質に対して、トンネル過程の感度が高いことが実証された。複合準粒子の散乱と干渉を用いて、それらのエネルギー–運動量構造を解像し、温度降下とともに進展するそれらの質量増大を導き出した。出現した重い準粒子の寿命から、散乱の増大を示す特徴が明らかになり、それらのスペクトル線形から、エネルギー–温度スケーリングを示す証拠が得られた。これらの知見は、量子臨界点に近いために、我々の近藤格子系に出現した重い励起の臨界減衰が生じることを実証している。

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