注目の研究

高温超伝導現象を説明する新しい理論を提案-BCS理論を超える標準理論となるか

2014/12/02

研究成果のポイント

1. BCS理論に基づく交流ジョセフソン効果の予言と実験との間に矛盾があることを確認
2. 2011年に提案した理論がその矛盾点を解消することを証明
3. BCS理論を超える新しい超伝導の標準理論となる可能性を示した

概要

筑波大学数理物質系の小泉裕康准教授と東北大学大学院理学研究科の立木昌客員研究員(同大 名誉教授)は、高温超伝導現象を説明するための新しい理論を提案しました。これまで、超伝導現象の標準理論とされてきたのは1957年に発表されたBCS理論です。この理論は、およそ30~40K(-243~-233℃)以下の超伝導現象の説明に成功を収めてきました。しかし、液体窒素温度を超える高温領域で超伝導を示す銅酸化物が発見されたことで、BCS理論には限界があると認識されてきました。

この度、小泉准教授らはBCS理論に基づく交流ジョセフソン効果の予言と実験との間に矛盾があることを見いだしました。そして、銅酸化物超伝導を説明するために同准教授が2011年に提案した「スピン渦誘起ループ電流による超伝導理論」が、その矛盾を解消することを示しました。これは、「スピン渦誘起ループ電流による超伝導理論」が銅酸化物超伝導を説明するに留まらず、BCS理論を超える新しい超伝導の標準理論となる可能性を示しています。新しい理論は、金属以外の物質でも超伝導現象が起こることを予言するため、超伝導の新たな地平が広がることが期待されます。

 

図 ジョセフソン接合の実験の模式図。2つの超伝導体SLとSRが非超伝導体Iで挟まれている。矢印は電流の向き、Vは電圧計。Iは電流計。左図がジョセフソンの予言の配置図。右が実際の実験での配置図(左図にはない、直流電流が供給されている)。今回の研究では、右図の配置に基づく計算を行った。

掲載論文

【題 名】 Supercurrent Generation by Spin-twisting Itinerant Motion of Electrons: Re-derivation of the ac Josephson Effect Including the Current Flow Through the Leads Connected to Josephson Junction

【著者名】    Hiroyasu Koizumi, Masashi Tachiki

【掲載誌】    Journal of Superconductivity and Novel Magnetism

【掲載日】    2014年11月21日 http://link.springer.com/article/10.1007/s10948-014-2877-5

問合わせ先

小泉裕康(こいずみ ひろやす)

筑波大学 数理物質系/計算科学研究センター 准教授