[論文]カイラル超伝導候補物質UTe$_2$におけるエッジ磁場の実空間観測

カイラル超伝導候補物質UTe$_2$におけるゼロ外部磁場環境下におけるエッジ磁場の実空間観測を行なった研究が 米国物理学会が発行する学術雑誌「Physical Review B誌」に2024年12月4 日付で掲載されました。

カイラル超伝導は、自発的なトポロジカルエッジ電流や他の異常な現象と関連した、非常に珍しく魅力的な物質の状態です。一部の超伝導体では時間反転対称性の破れが観測されていますが、カイラルエッジ電流の直接的な証拠はまだ得られていません。本研究では、カイラル超伝導体の候補であるスピン三重項超伝導体UTe$_2$のエッジ近傍の磁場を調べるため、マイクロメートルスケールの分解能を持つ走査型SQUID顕微鏡を使用しました。我々の測定により、バックグラウンド磁場がほぼゼロの状態で、サンプルのエッジ近傍に局在した磁束が明らかになり、その大きさはカイラル超伝導の現象論的予想と一致しました。しかし、カイラル超伝導に典型的に関連すると思われるマルチドメイン構造は観測されませんでした。

これらの発見は、エッジの磁場が本質的なものではなく、試料内の隠れた磁場によって駆動される外因的に誘起されたマイスナー電流であることを示唆しています。この解釈は、比較的クリーンで単一超伝導相転移を示すUTe$_2$試料における最近の極カー効果およびミューオンスピン緩和実験とも一致しており、これらの実験では自発的な自発的な磁化の証拠が報告されていません。これらの結果は、UTe$_2$が常圧で単一の超伝導相を持つ可能性を支持しており、以前のカイラルな振る舞いの主張とは対照的です。

エッジ現象における隠れた磁場の役割を解明することで、本研究はUTe$_2$の超伝導秩序パラメータに新たな制約を提供します。これは、外因的な効果と内因的な超伝導特性の相互作用を強調しています。

Magnetic edge fields in UTe$_2$ near zero background fields
Y. Iguchi, H. Man, S. M. Thomas, F. Ronning, J. Ishizuka, M. Sigrist, P.F.S. Rosa, and K. A. Moler
Physical Review B 110, 214505 (2024)