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物性:複合フェルミオンのサイクロトロン共鳴

Nature 415, 6870 doi: 10.1038/415409a

切な仮想物、つまり「準粒子」を導入すると、強く相互作用する多体系を単一粒子の枠組み内で解釈できる場合がある。そのような手法が成功した最近の好例は、強い垂直磁場にさられた2次元電子系である。この系の伝導特性は、分数量子ホール効果を引き起こす電子‐電子相互作用によって支配されている。電子が印加磁場と反対向きの磁束量子をまとった複合フェルミオンは、分数量子ホール効果を理解しやすくする適切な準粒子であると認められた。この準粒子は電子と同様、円形のサイクロトロン軌道に沿って歳差運動するが、その直径は減じられた有効磁場によって決まる。準粒子の有効質量はもとの電子のバンド質量と無関係で、電子‐電子相互作用だけから生じるため、サイクロトロン運動の周期はこれまで謎であった。今回、マイクロ波の場の吸収が複合フェルミオンの領域で増強されることを示し、この現象が複合フェルミオンの円運動周期との共鳴であると解釈する。推定されたこのサイクロトロン共鳴から複合フェルミオンの有効質量を導いたところ、密度を0.6×1011cm-2から1.2×1011cm-2へと変化させたとき、真空中の電子の質量の0.7倍から1.2倍に変化した。

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