物性物理学：NbPワイル半金属において実験に見られた混合軸性重力異常の証拠
Nature 547, 7663 doi: 10.1038/nature23005
電荷、エネルギー、運動量などの保存則は物理学において中心的な役割を担っている。いくつかの特別な場合では、古典的保存則は量子ゆらぎによって量子レベルで破れており、その場合、その理論には量子異常があると言われる。最も顕著な例の1つは、質量のないカイラルフェルミオンに関するカイラル異常である。こうした粒子は、線形運動量に対して平行か反平行のスピン、つまり内部角運動量を持ち、それぞれ左巻きカイラリティ、右巻きカイラリティと名付けられている。三次元空間では、カイラル異常とは、カイラリティが左巻きと右巻きの質量のないフェルミオンの数がそれぞれ別々に保存されることを示す古典的保存則が（外部から平行な電場と磁場を印加した結果として）破れることである。左巻き粒子と右巻き粒子の差の尺度である流れは軸性流と呼ばれ、量子レベルでは保存されない。さらに、根底にある曲がった時空は、カイラル不均衡に固有な寄与をもたらす。この効果は混合軸性重力異常と呼ばれるが、この異常は実験的にはまだ確認されていない。しかし、平坦な時空においても、混合ゲージ重力異常の存在と磁場中の熱電輸送とが最近関連付けられ、ワイル半金属と呼ばれる凝縮物質系でそうした種類の混合異常を実験的に調べることができる可能性が示唆されている。本論文では、温度勾配を用いて、共線的な温度勾配と磁場に対するワイル半金属リン化ニオブ（NbP）の正の磁気熱電コンダクタンスを実験的に観測したことを報告する。これは、ランダウ準位が1つだけ占有された時に、極限量子限界で消失する。この観測結果は、混合軸性重力異常の存在と一致しており、これまで実験的に捉えられてこなかった理論的概念の明らかな証拠を提示している。
