物性物理学：コヒーレント相関撮像による物質のゆらぎ状態の解像

ゆらぎや確率的遷移は、ナノメートルスケールの系において、特に乱れの存在下で普遍的に見られる。しかしその直接観測は、一見基本的と思われる、信号に制限された空間分解能と時間分解能の間の妥協のために、これまで難しかった。今回我々は、このジレンマを克服するために、コヒーレント相関撮像（CCI）法を開発した。この方法は、記録されたカメラフレームをフーリエ空間で分類することから始まる。同一状態のフレームにわたって選択的に平均することによって、コントラストと空間分解能が得られた。最短で単一フレームの取得時間の時間分解能が、非常に低い誤分類率から独立して生じ、これは、相関に基づく類似性指標と、改良された反復的階層型クラスタリングアルゴリズムを組み合わせることによって実現された。我々は、CCIを応用して、これまで手の届かなかった、高縮退磁気ストライプドメイン状態の磁気ゆらぎをナノメートルスケールの分解能で調べた。そして、30以上の離散状態間の遷移の複雑なネットワークを見いだした。今回の時空間データによって、ピン止めのエネルギーランドスケープの再構成、ひいては微視的レベルで観測されるダイナミクスの説明が可能になった。CCIは、新たな高コヒーレンスX線源の可能性を大きく広げ、相転移におけるピン止めやトポロジーの寄与、高温超伝導におけるスピンや電荷の秩序ゆらぎの役割などの大きな基本的問題を扱う道を開く。

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