博士ニートまとめ

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    カテゴリ:科学 > 物理

    1: しじみ ★ 2018/09/15(土) 13:26:17.03 ID:CAP_USER
    京都大学、茨城大学らの研究グループは、本来電子を流さない絶縁体であるイッテルビウム12ホウ化物において、強磁場中で電気抵抗と磁化率が磁場とともに振動する現象(量子振動)を初めて観測した。量子振動は通常、電気を流す金属でしか観測されない現象であり、このことはイッテルビウム12ホウ化物において金属とも絶縁体とも言えない前例のない電子状態が実現している可能性を示す。

     「金属とは何か」という問いに対する最もシンプルで正確な答えは、「フェルミ面を持つ物質」である。フェルミ面とは、電子の示すフェルミ統計に従って運動量ベクトル空間のエネルギーの低い状態から全部の電子をつめたときに、電子で占められた状態と占められない状態の境をなす曲面をいう。

     フェルミ面の存在を示す最も直接的なものとして、強磁場中で電気抵抗や磁化が外部磁場変化に伴って周期運動する「量子振動」がある。量子振動が観測されることは、フェルミ面の存在を示し、すなわち金属状態が実現していることを意味するというのが、これまで知られていた物理学の常識だった。

     ところが最近、近藤絶縁体と呼ばれる物質のひとつであるサマリウム6ホウ化物において、絶縁体であるにも関わらず磁化の量子運動が観測され、大きな注目を集めた。そこで本研究グループは、別の近藤絶縁体であるイッテルビウム12ホウ化物の研究を行った。

     結果、米国立強磁場研究所で行われた高感度磁化測定および精密電気抵抗測定において、磁化だけでなく電気抵抗における量子振動を観測した。このような「絶縁体の量子振動」の観測は前例がなく、従来の常識を覆す結果だ。

     本研究を契機に、絶縁体における新展開が期待されるとしている。

    論文情報:【Science】Quantum Oscillations of Electrical Resistivity in an Insulator
    http://science.sciencemag.org/content/early/2018/08/29/science.aap9607

    https://univ-journal.jp/22611/
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    1: しゅわっち'92 ★ 2018/09/10(月) 21:53:23.97 ID:CAP_USER
    西川迅、写真は上田潤2018年9月10日21時41分

     東京大宇宙線研究所は9日、素粒子ニュートリノの観測施設「スーパーカミオカンデ」(岐阜県飛驒市)の巨大水槽内部を報道陣に公開した。
    改修工事のため12年ぶりに水槽内の純水5万トンがすべて抜かれ、壁面にびっしりと並んだ光センサーが現れた。

     スーパーカミオカンデは旧神岡鉱山の地下にあり、水槽の直径・高さは約40メートル。超新星爆発で放出されたニュートリノの検出を目指し、
    感度を上げるための改修や故障した光センサーの交換などを進めている。10月中旬までに改修作業を終え、来年1月に観測を再開する。(西川迅、写真は上田潤)
    https://www.asahi.com/amp/articles/ASL9B4KC0L9BOIPE00S.html
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    1: しじみ ★ 2018/08/29(水) 13:10:06.85 ID:CAP_USER
    【8月29日 AFP】
    物理学者チームは28日、物質に質量を与えるとされる素粒子「ヒッグス粒子(Higgs boson)」が、「ボトムクォーク」と呼ばれる素粒子へと崩壊する現象の観測に初めて成功したと発表した。ヒッグス粒子の存在を突き止めてから6年、ようやくその努力が報われた形だ。

     欧州合同原子核研究機構(CERN)の発表によると、理論的に予測されていたこの崩壊は、スイスにある世界最大の粒子加速器「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」で観測されたという。LHCはノーベル賞受賞につながった2012年のヒッグス粒子発見で知られる。

     CERNのATLAS国際共同研究チームは、今回LHCで実証された「観測が非常に困難な相互作用」について、「LHCの初期の準備段階では、このような観測を成し遂げることは難しいだろうとの考えがあった」と述べている。

     ヒッグス粒子自体が見つけるのが難しい上、他の粒子もボトムクォークに崩壊するため、これまでその崩壊がヒッグス粒子のものであることを明確に突き止めることは困難だった。

     長年待ち望まれていた今回の観測結果は、物理学の「標準模型(Standard Model)」理論のさらなる裏付けとなると、研究者らは指摘する。標準模型は、宇宙を構成する基本粒子とそれらを支配する力に関する主流の理論となっている。

     1970年代初めに確立された標準模型の下では、クォークとレプトンが物質の最も基本的な構成単位とされている。

     ボトムクォークは6種類存在するクォークのうちで最も重いもののうちの一つだ。標準模型では、ヒッグス粒子の崩壊は約60%の確率でボトムクォーク対を生成すると予測されていた。

     ATLASチームは今回の研究について、このボトムクォーク対を見つけることは「チームがこまれでに実行した中で最も骨の折れる分析作業の一つ」だったと述べている。

    ■新しい物理学?

     ヒッグスやその他の素粒子の性質と仕組みを調べている科学者らは、標準模型の予測から外れる現象が起きないかと常に目を光らせている。

     その理由は、標準模型がダークマターやダークエネルギーを説明できないことと、重力の理論と整合性がないとみられるからだ。

     これらを説明するには、何らかの別の「新しい物理学」のモデルが必要になる。

     標準模型の代替理論として提唱されているものとしては、余剰次元の存在を前提とする理論や、標準模型で知られているすべての粒子に同質量の「きょうだい」が存在すると仮定する「超対称性」などがある。

     だが、どちらの理論も、裏付けとなる証拠はまだ見つかっていない。

     ATLASチームとともにLHCの実験プロジェクトに取り組んでいるCMSチームは、最新の観測結果もまた標準模型と「一致する」としている。だが、「新しい物理学が寄与する余地がまだ残されている」という。

    「標準模型を超える物理学の存在が、ヒッグス粒子によって明らかになるかどうかを確かめるわれわれの研究をめぐっては、今後数年以内にさらに多くのデータが収集され、実験精度が向上するに違いない」とCMSは指摘している。(c)AFP

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    AFP
    http://www.afpbb.com/articles/-/3187660


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    1: しじみ ★ 2018/08/08(水) 15:55:34.66 ID:CAP_USER
    白石誠司 工学研究科教授、セルゲイ・ドゥシェンコ 同博士研究員(研究当時、現:米国標準化研究所及びメリーランド大学研究員)、外園将也 同修士課程学生らの研究グループは中村浩次 三重大学准教授と共同で、金属である白金を極めて薄い膜(超薄膜)にしたとき、シリコンなどの半導体で実現されるトランジスタ特性(材料の抵抗を外部電圧で制御する特性)が現れること、さらにそれに伴って白金がスピンを電流に変換する「スピン軌道相互作用」という機能を大幅に変調・制御ことができることを世界で初めて発見しました。

     固体物理学における常識を覆す発見であり、特にエレクトロニクスやスピントロニクス分野の新しい発展に繋がる成果です。

     本研究成果は、2018年8月7日に英国の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。

    ■概要
     今日の情報社会の隆盛をもたらしたトランジスタは、半導体(現在は一般的にシリコンが用いられる)中のキャリア(電子または正孔)をゲート電圧で誘起することで、抵抗の大きさを制御し、情報のオンとオフを操作します。

     しかし、金属は一般的にキャリアの数が非常に多いために、ゲート電圧によってキャリアを誘起しても、抵抗を変えることは困難でした。

     本研究グループは、まず2ナノメートルという極めて薄い白金(Pt)の膜(超薄膜)を、磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(YIG)の上に作製しました。そして、このPt超薄膜の上にイオン液体をのせて強いゲート電圧をかけたところ、上記のような半導体で実現されるトランジスタ特性が現れることを発見しました。

     さらに、基盤であるYIGからスピン流(*)をPt超薄膜に注入したところ、Ptがスピンを電流に変換する「スピン軌道相互作用」という機能を大幅に変調・制御することができることも見出しました。

     これは従来の「金属材料を使ってトランジスタを作ることはできない」という理解と「スピン軌道相互作用は材料固有である」という固体物理学における理解を共に覆す発見であり、特にエレクトロニクスやスピントロニクス分野の新しい発展に繋がる画期的成果です。

    *スピン流・・・電子の2つの自由度である電荷自由度とスピン自由度のうち、後者のみの流れのこと。スピン自由度のみを制御できれば、実際には電流は流れないため、例えば情報伝搬において究極の省エネとなる。

    ■今回の研究で用いた素子の構造図と実験の概念図
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    白金の極めて薄い膜(超薄膜:厚さ2ナノメートル)をイットリウム鉄ガーネット(YIG)基板の上に作成し、そこにイオン液体を用いたゲート電極を搭載し強い電圧をかけると、白金に電子が多数注入されるため、白金の電気抵抗が変化する。

    ■研究者からのコメント

    Dushenko博士とのフランクな議論の中で、まるで天から降ってきたように湧いたアイディアを形にでき、大変幸せです。研究の本質とは「セレンディピティ」である、とはよく言われる言葉ですし、発想の転換の重要性を意味する「コロンブスの卵」も研究者には重要な言葉です。正にその「セレンディピティ」と「コロンブスの卵」の結晶が今回の結果です。これからも好奇心と奇抜でも確固たる発想を大事にして研究を続けていきたいと思っています。

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    京都大学
    http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180807_1.html
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    1: ご冗談でしょう?名無しさん 2018/03/21(水) 22:16:21.28 ID:45DIJiUk
    「重ね合わせ」なんて現実世界じゃありえねーだろwww
    ってことで「パラレルワールド」一択!
    我々はただ別の時空を認識できないだけ‼


    【シュレーディンガーの猫と波動関数 】の続きを読む

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