Research press release

URu2Si2の重い電子

Nature Physics

Light on heavy electrons

超伝導体URu2Si2におけるいわゆる「隠れた秩序」相への転移の背後にある重い電子の存在が、光子によって明らかになった、とNature Physics(電子版)に報告される。隠れた秩序相の微視的な性質はまだわかっていないが、この実験結果は、今後この謎を調べるのに役立つだろう。

ほぼ25年の間、URu2Si2の低温相は謎であった。ほかのウラン系超伝導体の多くには重い電子があるが、URu2Si2には、重い電子の直接証拠は何もなかった。Santander-Syroたちは、分光学的手法を用いて、URu2Si2に重い電子が存在し、隠れた秩序状態の変化に関与していることを明らかにした。

この相変化が起こる点では、電子の詰まった状態と詰まっていない状態を分け、特定の固体の性質を決めるフェルミ面が不安定になる。Santander-Syroたちは、この転移点より上で重い電子状態のバンドを発見した。さらに、このバンドは隠れた秩序状態に入り込み、電子の励起エネルギーにギャップが生じる。隠れた秩序に関するどの理論でも、このような種類のふるまいは予測されていない。

Photons have revealed the heavy electrons that are behind the transition to the so-called 'hidden order' phase in the superconductor URu2Si2, researchers report online this week in Nature Physics. Although the microscopic nature of the hidden-order phase remains unknown, the experiment will help guide future studies of this enigma.

For nearly 25 years, the low-temperature phase of URu2Si2 has been a mystery. Although many other uranium-based superconductors contain heavy electrons, there has not been any direct evidence for heavy electrons in URu2Si2. Santander-Syro and colleagues use spectroscopic techniques to show that they exist and that they take part in the hidden-order change of state.

At the point which this phase change occurs, the Fermi surface separating the filled and unfilled electron states that define the properties of a given solid undergoes instability. The team detected a band of heavy-electron states above the transition, which then migrates into the hidden-order state, where the electrons develop a gap in their excitation energy. None of the present theories on hidden order have predicted this kind of behaviour.

doi: 10.1038/nphys1361

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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