國際融合創(chuàng)造ー

1、國際融合創(chuàng)造理學(xué)研究科物理學(xué)第一専攻前野悅輝低溫科學(xué)魅力今年度物理學(xué)賞：超伝導(dǎo)超流動1913 液體製造関連低溫現(xiàn)象研究：超伝導(dǎo)発見液體製造関連低溫現(xiàn)象研究：超伝導(dǎo)発見（）（）低溫科學(xué)関物理學(xué)賞年表1910 気體液體狀態(tài)方程式気體液體狀態(tài)方程式 1920 （化學(xué)賞）（化學(xué)賞） 熱化學(xué)研究熱化學(xué)研究 1949（化學(xué)賞）（化學(xué)賞） 化學(xué)熱力學(xué)貢獻(xiàn)、化學(xué)熱力學(xué)貢獻(xiàn)、特物質(zhì)極低溫振舞特物質(zhì)極低溫振舞 固體中電子金屬金屬：原子外側(cè)電子離、全體運(yùn)動（伝導(dǎo)電子伝導(dǎo)電子）。殘原子正。溫度高熱振動激電子衝突。金屬冷電気抵抗？伝導(dǎo)電子伝導(dǎo)電子超伝導(dǎo)発見絶対溫度（）電気抵抗溫度以下突然抵抗！19111911年発見年発

2、見（）（）19131913年年賞賞水銀冷電気抵抗小超伝導(dǎo)體特徴次現(xiàn)象観測超伝導(dǎo)必要。電気抵抗電気抵抗溫度溫度臨界溫度臨界溫度Tc (転移溫度転移溫度)2. 効果効果 T Tc：常伝導(dǎo) T Tc：超伝導(dǎo) 磁場中超伝導(dǎo)體、磁束1. 電気抵抗電気抵抗1972超伝導(dǎo)現(xiàn)象理論的解明超伝導(dǎo)現(xiàn)象理論的解明(BCS理論理論)1973 （半導(dǎo)體）（半導(dǎo)體）効果超伝導(dǎo)體実験的発見効果超伝導(dǎo)體実験的発見（江崎（江崎 玲於奈）玲於奈）1962液體理論的研究液體理論的研究 低溫科學(xué)関物理學(xué)賞年表1978 低溫物理學(xué)基礎(chǔ)的発見発明：超流動発見低溫物理學(xué)基礎(chǔ)的発見発明：超流動発見 超伝導(dǎo)體中電子玉上、沈二玉引合。玉 電子

3、（原子）電子走去後正僅引、正帯電領(lǐng)域。電子対（対）作、凝縮起超流動狀態(tài)。別電子（）引寄。BCS理論Bardeen, Cooper, Schrieffer (1957)準(zhǔn)粒子勵起 生電子格子相互作用電子格子相互作用媒介媒介電子間引力電子間引力、合成運(yùn)動量 P = 0,合成 S = 0 電子対形成金屬中電子：凝縮狀態(tài)凝縮狀態(tài)“BCS基底基底狀態(tài)狀態(tài)”Fermi凝縮狀態(tài)不安定化、狀態(tài)(超伝導(dǎo)) 電子対“凝縮” 電子対(対)大: 1 1100 100 nmnm超伝導(dǎo)元素冷超伝導(dǎo)元素高圧初超伝導(dǎo)元素多最近、大阪大學(xué)発見103年間年間19名名 / 171名名（ （11%） ）2003超伝導(dǎo)體超流動體理論先

4、駆的貢獻(xiàn)超伝導(dǎo)體超流動體理論先駆的貢獻(xiàn)A.A. （）（） V.L. （）（） A.J. （）（）超伝導(dǎo)関物理學(xué)賞年表1987酸化物高溫超伝導(dǎo)體発見酸化物高溫超伝導(dǎo)體発見K.A.J.G.1996 超流動超流動3発見発見 2001元素気體元素気體凝縮発見凝縮発見 10名名1987年賞高溫超伝導(dǎo)発見（1986年）超伝導(dǎo)體臨界溫度変遷一重項、d波超伝導(dǎo)BEC of alkaline gases by laser coolingM.H. Anderson et al., Science 269, 198 (1995). 87Rb (Z = 37), TBEC = 170 mK, n = 2.5 x 10

5、12 cm-3 also in 7Li, 23Na, 85Rb気體凝縮 for pioneering contributions to the theory of superconductors and superfluids Alexei A. Abrikosov Vitaly L. Ginzburg Anthony J. Leggett USA and Russia Russia United Kingdom and USA Argonne National Laboratory USA P.N. Lebedev Physical Institute Moscow, Russia Univ

6、ersity of Illinois Urbana, USA The Nobel Prize in Physics 2003渦糸理論渦糸理論超伝導(dǎo)理論超伝導(dǎo)理論三重項三重項超流動理論超流動理論Type-I superconductors repel a magnetic field (the Meissner effect). If the strength of the magnetic field increases, they lose their superconductivity. This does not happen with type-II superconductors,

7、which accomodate strong magnetic fields by letting the magnetic field in.種類超伝導(dǎo)體 Ginzburg-Landau方程式This image is of an Abrikosov lattice of vortices in the electron fluid in a type-II superconductor. The magnetic field passes through these vortices.磁束格子超流動量子化渦糸超流動入回転容器量子化渦糸芯沿移動寫真E.J. Yarmchuck, and R

8、.E. Packard三重項超流動體The pair formation that occurs in superfluid 3He differs from that which occurs between electrons in a superconductor (Cooper pairs). 一重項一重項 (singlet) 従來超伝導(dǎo)(高溫超伝導(dǎo)）S = 0超伝導(dǎo)三重項？電子電子（ （ , ）：）：対合成対合成2種類種類可能可能三重項三重項 (triplet)S = 1新奇現(xiàn)象期待超流動狀態(tài)超流動狀態(tài)三重項可能性指摘超流體S = 1 Cooper pairing(0) 原子超流動體

9、原子超流動體 3He p-wave(1) 重電子系超伝導(dǎo)體重電子系超伝導(dǎo)體 UPt3 UNi2Al3：UPd2Al3 明明一重項一重項(2) 酸化物超伝導(dǎo)體酸化物超伝導(dǎo)體 Sr2RuO4(3) 強(qiáng)磁性共存超伝導(dǎo)體強(qiáng)磁性共存超伝導(dǎo)體 UGe2, URhGe, ZrZn2?(4) 有機(jī)超伝導(dǎo)體有機(jī)超伝導(dǎo)體 (TMTSF)2PF6 ? (5) 他他 PrOs4Sb12? , NaxCoO2yH2O?三重項超伝導(dǎo)存在、実際物質(zhì)詳細(xì)三重項超伝導(dǎo)存在、実際物質(zhì)詳細(xì)確立、確立、SrSr2 2RuORuO4 4！層狀酸化物 Sr2RuO4三重項超伝導(dǎo)超伝導(dǎo)転移溫度超伝導(dǎo)転移溫度 Tc = 1.5 K小矢印小矢

10、印: : 平行対平行対 (Sz = 0) 大矢印大矢印: : 軌道角運(yùn)動量軌道角運(yùn)動量 (Lz = 1)超伝導(dǎo)研究將來(1) 高Tc実現(xiàn)室溫超伝導(dǎo)體発見(2) 高溫超伝導(dǎo)解明BCS理論包括的超伝導(dǎo)理論構(gòu)築(3) 新奇超伝導(dǎo)狀態(tài)発見電子-格子以外、非波超伝導(dǎo)、“FFLO”(4) 新超伝導(dǎo)現(xiàn)象発見効果効果比肩効果超伝導(dǎo)対稱性Cooper対狀態(tài)1221,: Fermions State Vector Spin part Orbital part21,21r ,r21Spin triplet（三重項）（三重項）S = 1 Sz = -1Sz = 0Sz = +1対稱対稱21Spin singlet（一重項）（一重項）S = 0 Sz = 0反対稱反対稱反対稱反対稱 (odd parity)., 31p波, f波対稱対稱 (even parity)., 20s波, d波非従來型（非s波）超伝導(dǎo)性起源電子間斥力