物性物理学：金属における準粒子寿命の量子振動

1世紀近くにわたる研究にもかかわらず、金属の低エネルギー励起が非相互作用バンドの有効一粒子理論によって非常にうまく説明されることは、依然として謎のままである。現実の物質における相互作用の豊富さは、有効一粒子の単一バンドの挙動を超える現象の直接的な分光学的特徴の問題を提起する。今回我々は、三次元トポロジカル半金属CoSiにおける量子振動（QO）を特定し、これらが2つの基本的な側面において標準的な記述に反することを報告する。第一に、この振動数は、2つのバンドの半古典的準粒子（QP）軌道の差に対応しており、これらの軌道は、半分がローレンツ力に逆らっていると思われるので禁制である。第二に、この振動は50 K以上まで存在し、これは他の全ての振動成分が数ケルビン以下で消失するのとは非常に対照的である。今回の知見は、QP寿命（QPL）に関するQOの一般的なモデル計算の結果と非常によく一致している。QOが存在する唯一の前提条件は、例えば欠陥や集団励起によるQPの散乱に起因する、少なくとも2つの電子軌道の非線形結合であるので、QPLのそうしたQOは、複数の軌道を伴うランダウ量子化を特徴とするいずれの金属でも一般的である。それらは、トポロジカル半金属、非従来型超伝導体、希土類化合物、ラシュバ系における特定の周波数と一致しており、例えば二次元物質やマルチバンド金属における相関現象の特定や測定を可能にする。

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