京都大学高等研究院 豊田理研－京大連携拠点（TRiKUC）の松木久和特定助教（現：京都大学化学研究所助教）、前野悦輝教授、ポール・シェラー研究所（PSI）のルステム・カサノフ博士らの研究グループは、東京大学物性研究所 岡本研究室の湯池宏介大学院生（博士課程１年）、大熊隆太郎助教と共同で、ミュー粒子スピン回転（µSR）測定の新しい解析手法を用い、ルテニウム酸化物Sr_⁢2⁢RuO_⁢4⁢の超伝導状態がスピン一重項で矛盾なく説明できることを示しました。

図1：ミュー粒子実験（μSR）と超伝導量子干渉素子（SQUID）実験を組み合わせることで超伝導電子についてのミクロな情報が得られる。

図2：ミュー粒子による磁気共鳴（μSR）により、これまで広く使われてきた原子核による磁気共鳴（NMR）より高い精度で結果を確証できた。

Sr_⁢2⁢RuO_⁢4⁢は、発見以来スピン三重項超伝導の有力候補と考えられてきた非従来型超伝導体であり、その対称性を巡る議論は長年にわたり物性物理学の重要課題となってきました。近年、核磁気共鳴測定から従来解釈と異なる結果が報告され、異なるプローブによる再検証が求められていました。

物性研究所では、本研究に用いた単結晶試料に対して³He冷凍機を用いた0.5 Kまでの低温磁化測定を実施し、μSRの結果との共通項を差し引くことで、超伝導電子についてのミクロな情報を得ることに成功しました（図1）。この測定により、これまで広く使われてきた原子核による磁気共鳴（NMR）と相補的に、またより高い精度で超伝導電子対の状態を調べることに新たな道を拓きました（図2）。

なお、µSR測定でしばしば用いられてきた複数単結晶を並べた試料配置では、隣接試料のマイスナー遮蔽による漏れ磁場が顕著な信号として検出され得ることも明らかとなり、これまでの実験手法の問題点も指摘しました。本研究は、Sr_⁢2⁢RuO_⁢4⁢の超伝導対称性問題に新たな 実験的根拠を与えるとともに、µSRを用いた超伝導研究における測定配置の重要性を示すものです。

発表論文

• 雑誌名: Physical Review Letters
• 題　名: Muon Knight Shift as a Precise Probe of the Superconducting Symmetry of S_⁢r2⁢RuO_⁢4⁢
• 著　者: Hisakazu Matsuki, Rustem Khasanov, Jonas A. Krieger, Thomas J. Hicken, Kosuke Yuchi, Jake S. Bobowski, Giordano Mattoni, Atsutoshi Ikeda, Ryutaro Okuma, Hubertus Luetkens, and Yoshiteru Maeno
• DOI: 10.1103/sgcz-9rc7

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