物性セミナー

物性物理全般の話題を取り上げています。開催は不定期です。

2025年度

題目：中性子星のもつ超強磁場の魅力

講師：牧島 一夫 氏（東京大学大学院理学系研究科・名誉教授）
日時：2025年5月9日(金) 14:00～
場所：理学部Z402室

内容

星(恒星)は負の比熱をもつ不思議な系で、輝いて外界にエントロピーを捨てるほど、中心部は高温・高密度になる。 結果として初期質量に応じ、電子縮退圧で支えられた「白色矮星」、中性子の縮退圧で支えられた「中性子星」、 すべてが重力で崩壊したブラックホールの、いずれかが残される。 そのうち中性子星は、太陽程度の質量と、太陽より5桁も小さい半径 (～10 km) をもつ天体種族で、超高密度、超高速回転、 超強磁場をもつ、宇宙の三冠王である。その双極子磁場は典型的に108 Tだが、老齢の中性子星では磁場が5桁も低く、 逆に「マグネター」と呼ばれる一群の特殊な中性子星では、双極子磁場が1010 Tに達し、さらに内部には、 1012 Tのトロイダル状の磁場が潜むという観測的証拠が得られている。通常これらの磁場は、 残存する陽子 (中性子の数%) が超流体の渦糸を形成し、そこを流れる電流が起源で、年齢とともに電流が減衰するとされる。 しかし観測される中性子星磁場の多様性は、これでは十分に説明できない。むしろ核力相互作用を介した中性子のスピン整列や、 クーロン相互作用を介した残存電子のスピン整列など、強磁性相の発現と相転移によるその消失を考えるべきであろう。 それを含め中性子星は、超高密度・超強磁場における様々な物性物理学の、魅力的な新しい実験室となりそうである。

問い合わせ先：伏屋雄紀（fuseyacrystal.kobe-u.ac.jp）

2024年度

題目：Probing spin-correlated quantum matter with electron spin resonance spectroscopy

講師：Dr. Vladislav Kataev (Leibniz Institute for Solid State and Materials Research IFW Dresden, Germany)
日時：10月16日(水) 17:00-18:00
場所：Z103室

内容

Magnetic transition metal ions located at the regular sites of a crystalline solid may build up strongly correlated spin networks of different spatial dimensionality. Depending on the specifics of the chemical bonding and certain geometrical constraints, zero-dimensional (OD) spin clusters, 1D spin chains and ladders, 2D spin planes, or even more complex 3D spin structures can be realized in a number of materials. An interplay between spin, orbital, charge and lattice degrees of freedom in these strongly correlated quantum magnets yields such spectacular phenomena as high temperature superconductivity, colossal magnetoresistance, multiferroic order, metal-insulator and quantum phase transitions, quantum spin liquid states, magnetic memory effects and others. For all these reasons the field of quantum magnetism in condensed matter physics is continuously expanding and currently attracts a lot of interdisciplinary interest. High magnetic field electron spin resonance (ESR) spectroscopy has emerged as an instructive tool to investigate the low-energy spin dynamics, energy spectrum of the spin states and the spin structure of the ordered phases in a broad class of strongly correlated spin systems, which is of paramount importance for the comprehensive understanding of the above mentioned phenomena. In this talk, recent experiments conducted at the IFW Dresden on quasi-2D van der Waals crystals of α-RuCl3 will be discussed with a particular focus on the properties of the novel, magnetic field-induced spin liquid phase where signatures of unconventional fractionalization of magnetic excitations into the elusive Majorana fermions have been obtained.