東大など、大規模シミュレーションにより新しい相転移現象を発見

東京大学は11月11日、これまで相転移が起きないと考えられてきたスピン液体と常磁性状態との間で、相転移が起きることを新しい数値計算手法を用いた大規模シミュレーションで明らかにしたと発表した。

同成果は、東京工業大学大学院 理工学研究科 物性物理学専攻の那須譲治助教(当時:東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻)、東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻の宇田川将文助教、求幸年准教授らによるもの。詳細は、「Physical Review Letters」のオンライン版に掲載された。

物質は、温度や圧力に応じて固体・液体・気体の3つの状態に変化する。このうち、液体と気体の間には相転移が起きる必要はなく、連続的に移り変わることが可能である。また、磁性体中の電子が持つ微小な磁石であるスピンの向きに関しても、このような3状態を考えることができる。例えば、固体はスピンの向きがそろった強磁性状態に対応し、気体はそれらがランダムな常磁性状態に対応する。一方、液体については、極低温まで固体にならず液体のままであるヘリウムから類推した"量子スピン液体"という概念が提案されているが、その存在や性質は長年の謎とされてきた。