物性物理学：3Dバルク解像されたCrSbのg波交替磁性秩序変数

磁性や超伝導といった物質の電子相は、各相の根底にある自発的な対称性の破れを定量化するそれらの秩序変数によって定義され、互いに区別される。単純な例には、強磁性体の均一な磁化や、従来型超伝導体の等方的なギャップ関数などがある。非従来型超伝導体には、ノードを持つギャップ関数が存在することが多く、こうした関数では、ギャップの符号はフェルミ面のノードにおいて反転する。この非従来型またはノード型の秩序変数の対称性の概念は、最近では、アップスピン種とダウンスピン種が縮退していないフェルミ面を持つ交替磁性体を含め、多くの磁性系に拡張されている。今回我々は、磁気量子振動の測定によって、非従来型磁性体における秩序変数を、高解像度かつバルク感度を持って三次元（3D）マッピングできることを実証する。我々は、CrSbのブリルアンゾーンの高対称性方向と低対称性方向を通るように磁場を回転させることにより、この材料の交替磁性バンド構造が、ノードの向きから外れた各スピン分裂フェルミ面シートの対称性を低下させることを示す。運動量空間では、アップスピンとダウンスピンの間の交換分裂は、水素原子のg軌道に類似した、実球面調和関数Y⁻³₄ = yz(3x² − y²)のプロファイルに従う。非従来型超伝導体では、このような秩序変数対称性を解像することが極めて困難だと分かっているものの、今回の研究は、量子振動準粒子分光法によって非従来型磁性体の秩序変数対称性を正確にマッピングできることを実証し、CrSbが典型的なg波金属交替磁性体であることを確立している。

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