エキゾチック超伝導の対称性

　我々のグループでは、超伝導、特に異方的超伝導（非従来型超伝導）の研究を行っています。超伝導は1911年にカマリングオネスによって発見され，電気抵抗がゼロ，マイスナー効果，ジョセフソン効果など，驚異的な特徴を持っています。そのような現象は，ごく限られた物質でしか見られないかというと，実はそうでもなく，水銀，錫，鉛など多くの単純な金属で見られる意外とポピュラーな現象です。この超伝導は格子振動を媒介として2つの電子がクーパー対と呼ばれる対を作ることにより生じているという考えをもとにしたBCS理論でほぼ理解されたと考えられていました。 　ところがその後，重い電子系化合物，有機導体，銅酸化物，Ru酸化物など様々な物質で従来のBCS理論では説明困難な新奇超伝導が次々と発見され，現在多くの研究者が精力的に研究しています。このような超伝導は異方的超伝導（非従来型超伝導）と呼ばれ，有名な酸化物高温超伝導体もこのカテゴリーに属します。となると，どうしても高温超伝導体に目を向けてしまいがちです。しかし，上記の強相関系の物質を見ると実は高温超伝導体よりもより多彩でよりエキゾチックな興味深い超伝導を示す物質が数多くある事に気づきます。例えば，クーパー対が従来の超伝導体や高温超伝導体で見られるスピン一重項ではなくスピン三重項であるもの，時間反転対称性が破れたもの，さらには温度，磁場，圧力などを変化させることにより，ある超伝導状態から別の対称性をもった超伝導に相転移するものなど非常に興味深いものなどがあります。我々はそのような超伝導体をターゲットにしています。 　異方的超伝導体では従来の超伝導体とは異なり超伝導対関数が異方的である方向でゼロになる部分，いわゆるノードが存在します。このような対関数のノード構造（対称性）は，電子間の相互作用に密接に関係しているために超伝導のメカニズムを知る上で極めて重要な情報を与えてくれます。我々は，磁場の大きさや方向，圧力を変化させ，熱伝導率，比熱を精密に測定することで超伝導ノード構造を調べています。我々はこの手法を用いてこれまで以下のような異方的超伝導体のノード構造を明らかにすることに成功しました。

図3：これまで決定してきた超伝導対称性