嶌田遼太 理学研究科博士後期課程学生、Lucy O. McNeill 同助教を中心とした国際研究グループは、大質量星内部での自転率進化を支配する新たな物理モデルを構築しました。　恒星は一生を通じて自転率を減少させると考えられていますが、従来の理論では観測されている自転率を正確に再現できないという長年の課題があります。本研究では、重力崩壊直前の大質量星内部の酸素燃焼殻に関する3次元電磁流体計算の解析を行いました。特に、自転率進化をもたらしている磁場による角運動量輸送が、太陽型星で知られる角運動量輸送理論を満たすことを発見しました。この結果を踏まえて、磁場による角運動量輸送の新たなモデルを...

藤井悠里 人間・環境学研究科助教、荻原正博 中国・上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University）准教授、堀安範 岡山大学准教授の研究グループは、惑星の表面磁場強度の違いに着目し、木星と土星の周りの巨大衛星に関する謎を解くシナリオを提唱しました。形成直後のガス惑星の内部構造をシミュレーションし、惑星表面における磁場強度を計算しました。そして、惑星の周りのガスの流れを詳細に解析し、円盤状に回転するガスの中での衛星の形成とその軌道進化を国立天文台の「計算サーバ」を用いた数値シミュレーションによって研究しました。表面磁場強度が強い木星では、磁気圏降着という、木星の磁場に沿っ...

松村拓輝 理学研究科博士課程学生、高橋侑希 同修士課程学生（研究当時）、松林陸 同修士課程学生、金城克樹 同博士課程学生（現：東北大学助教）、北川俊作 同准教授、石田憲二 同教授の研究グループ（理学研究科物理学・宇宙物理学専攻物理学第一教室）は、徳永陽 日本原子力研究開発機構研究主席のグループ、青木大 東北大学教授のグループ、佐々木孝彦 同教授のグループとの共同研究から、スピン三重項超伝導体特有の性質を明らかにしました。　超伝導状態は、2つの電子がペアを組むクーパー対と呼ばれる状態の量子力学的な波動状態として理解されます。電子にはスピンの自由度があるのでクーパー対もスピンの自由度を持つ...

最近注目度が増している量子物質とは、日常的なスケールでの性質が量子力学効果から創発する物質で、超伝導体はその最たる例です。その中でも銅酸化物高温超伝導体など、標準的な理論の枠では説明できない「非従来型超伝導体」が、現代の基礎研究の中心対象です。ルテニウム酸化物で約30年前に発見された超伝導も非従来型の典型例です。長年、電子ペアが磁石のような性質を保って量子情報を電気抵抗ゼロで運べる、スピン三重項超伝導という画期的な状態が実現していると考えられてきました。ところが最近の核磁気共鳴の実験から以前の結論をくつがえす結果が明らかになったため、ほかの実験手法で検証することが重要となっていました。...

磁気光学カー効果は、磁石表面で光が反射した際に偏光がわずかに変化する効果であり、これを利用すると非接触に磁気特性を検出できます。一方、近年、極めて短時間に非常に強い磁場を発生させるパルス磁場技術が発展しています。もしパルス磁場中で磁気光学カー効果を測定できれば、強磁場中の磁気特性を簡便かつ短時間に明らかにでき、基礎・応用研究の両面で大きなインパクトがあります。電子工学専攻 米澤進吾 教授、池田敦俊 同助教、中村颯汰 同修士課程学生、山根聡一郎 同博士後期課程学生の研究グループは、電気通信大学大学院情報理工学研究科 池田暁彦 准教授、野田孝祐 同博士後期課程学生と共同で、1000分の2秒以下の長...

近年、自発的な磁化を持たない反強磁性体は、耐磁場性などの利点から次世代デバイスへの応用が期待されています。現在の開発の主流は、磁化を持つ強磁性体と同様に時間反転対称性のみが破れた反強磁性体です。一方、空間反転対称性も同時に破れる特殊な反強磁性体では、強磁性体とは全く異なる電子状態となるため、新原理の電気伝導が予言されていましたが、実験的な証拠はこれまで得られていませんでした。　栁瀬陽一 理学研究科教授は、酒井英明 東北大学教授（研究開始時：大阪大学准教授）、宮本雄哉 大阪大学修士課程学生（研究当時）、木俣基 日本原子力研究開発機構研究副主幹（研究開始時：東北大学准教授）らと共同で、時間...

御代川克輝 理学研究科博士課程学生、倉重佑輝 同准教授、今堀博 工学研究科教授は、坂本啓太 東京大学博士課程学生、濱地智之 同博士課程学生（現：九州大学助教）、楊井伸浩 同教授、立石健一郎 理化学研究所研究員、上坂友洋 同主任研究員（兼：同部長）、小堀康博 神戸大学教授らと共同で、トリプレットDNPの新規偏極源分子としてフラーレン誘導体の開発を行うことで、高効率なトリプレットDNPを実現しました。　光励起三重項電子の高いスピン偏極率を利用したトリプレットDNPは、低磁場、室温でも駆動するため、簡便で低コストな超核偏極法として注目されています。本研究では、新規偏極源としてフラーレンの電...

南部雄亮 複合原子力科学研究所特定教授らの国際共同研究グループは、非希土類材料として室温で最大級の磁歪（形が変わる磁石の性質）を示す酸化物 CoFe2O4（コバルトフェライト）の内部で何が起きているのか、その根本的な仕組みを中性子散乱と理論解析により解明しました。　CoFe2O4は逆スピネル構造をもち、異なる位置にある鉄イオンとコバルトイオンがつくる「分子場」の大きさの差が非常に大きいことが特徴です。本研究では、この分子場の不均衡がマグノン（スピン波）のエネルギーを約60 meVも分裂させる「バン...

武田和行 理学研究科准教授と鈴木康平 同博士課程学生の研究チームは、固体核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：NMR）において、原子核が持つ磁石（スピン）を断熱消磁冷却して局所的に揃える新たな方策を考案し、実験実証にも成功しました。このスピン冷却法は、高速試料回転下でも実行可能である点が最大の特徴です。高速回転は、原子核スピンの相互作用を消去して測定の分解能を上げることができる、化学分析としての固体NMRに欠かせない操作です。しかし、回転により消失する相互作用はスピン冷却に本質的な役割を果たします。このため、スピン冷却と高速試料回転による高分解能化学分析は両立できな...

田財里奈 基礎物理学研究所助教は、中沢正剛 名古屋大学博士課程学生、山川洋一 同講師、大成誠一郎 同准教授、紺谷浩 同教授と共に、カゴメ（籠目）格子構造の金属化合物で広く観測された、鏡映対称性を破った電子のナノスケールの定在波「カイラル電子干渉」を解き明かす新原理を発見しました。カイラル電子干渉の起源が、ミクロな回転電流を伴うループ電流相という新規量子相であることを理論的に解明し、カゴメ格子金属の電子状態の本質を明らかにしました。　カゴメ格子金属AV3Sb5（A=Cs, Rb, K）では、幾何学的フラストレーションに由来する多彩な新奇量子相や非従来型超伝導が発見されたことから、現在世...

本研究成果は、2025年10月24日に米国の学術誌「Physical Review Applied」に掲載されました。　　京都大学化学研究所 Zhang Zhenya 博士研究員（研究当時、現：清華大学 博士研究員）、渡邊優一 修士課程学生、廣理英基 教授、塩田陽一 准教授、輕部修太郎 特定准教授、小野輝男 教授は、強磁性体におけるスピン(磁化)歳差運動の情報を、テラヘルツ（THz、...

超伝導はある温度以下で物質の電気抵抗がゼロになる現象です。この時、超伝導体（物質）では2つの電子が1組の電子対となり、自ら持つスピン（磁力の最小単位）を打ち消しあっています。このため、磁場は超伝導と相性が悪く、超伝導を抑制する外的要因としてのみ取り扱われてきました。応用上においても、磁場に強い超伝導状態をどのように作り出すかは、重要な課題となっています。一方、近年ウラン化合物で発見された「スピン三重項超伝導」は、従来の超伝導状態とは電子スピンの状態が異なるため、本質的に磁場に強く、高い磁場の中でも超伝導状態を保つことが知られていました。　この度、栁瀬陽一 理学研究科教授、常盤欣文 日...

本研究成果は、米国科学誌「Science Advances」に2025年9月4日（木）午前３時（日本時間）に公開されました。　　京都大学化学研究所 小野輝男 教授は、大阪大学大学院理学研究科物理学専攻 新見康洋 教授らの研究グループ、同研究科宇宙地球科学専攻 青山和司 助教、同大学大学院基礎工学研究科物質創成専攻 水島健 准教授、東邦大学理学部物理学科 大江純一郎 教授、中国復旦大学 Xiaofeng Ji...

田財里奈 基礎物理学研究所助教は、山川洋一 名古屋大学講師と紺谷浩 同教授、森本高裕 東京大学准教授と共に、カゴメ格子構造の金属化合物で観測された、電流が一方向のみ流れやすい整流効果を有する量子相を解明する新原理を発見しました。この系で発現するループ電流相をスイッチング磁場により「反転」させることで、整流効果の極性が反転することを見出しました。　幾何学的フラストレーションを有する新種の超伝導体であるカゴメ金属CsV3Sb5では、時間反転対称性が破れてナノスケールの永久電流が流れるループ電流相など、多彩な新奇量子相が実現します。この系で、電流...

Vittoria Raffa教授（ピサ大学 生物学部）とFabian Raudzus助教（CiRA臨床応用研究部門髙橋淳研究室／京都大学大学院医学研究科 附属医学教育・国際化推進センター 国際化推進部門）らの共同研究...

インターネットに代表される古典的な光通信は、セキュリティの面において限界がある事が指摘されています。これに対して、量子力学の原理に基づく光の粒子性（単一の光子）を利用した量子情報通信では、こうした根本的な限界を克服する可能性があり、より安全な次世代の通信技術として注目を集めています。　Yubei Xiang エネルギー科学研究科博士課程学生、篠北啓介 エネルギー理工学研究所助教（現：分子科学研究所准教授）、松田一成 同教授、渡邊賢司 物質・材料研究機構特命研究員、谷口尚 同理事らの研究グループは、次世代半導体である二セレン化タングステン（WSe2）にわずかな欠陥...

電子工学専攻の永田歌寧 修士課程学生、白石誠司 教授らのグループは理学研究科の栁瀬陽一 教授、松田祐司 教授らと共同で、超低消費な情報回路の構築のために強力な武器となる超伝導体が示すダイオード（整流）効果に関する新しい背景学理を発見しました。超伝導ダイオード効果は2020年に京都大学の研究グループによって発見された新しい効果であり、超伝導体に電流を流す際に、電流を流す方向によって抵抗がゼロの超伝導状態になったり抵抗が有限の常伝導状態になったりする効果を言います。つまり、onとoffの２値状態をゼロ抵抗である超伝導体1つで実現できるため、将来的にこの効果を活かした超省電力な情報回路の実...

荻原築 エネルギー科学研究科修士課程学生、稲垣滋 エネルギー理工学研究所教授、門信一郎 同准教授、本島厳 核融合科学研究所准教授らの研究グループは、核融合エネルギーを生み出すために重要な「プラズマを磁場で閉じ込める」実験で、新しい発見をしました。　プラズマは一度ある状態になると、そこから別の状態に移すのは難しく、通常、状態を変えるには大きな加熱などが必要です。しかし最近では、「ペレット入射」という技術が進歩してきました。これは、水素の氷の粒をプラズマに高速で撃ち込む方法です。ペレット入射は短時間で大量の水素をプラズマの中心まで届けられます。そのため、水素をガスで入射するよりもすばやく...

我々の知る原子、分子などの物質は、宇宙に存在する全物質・エネルギーのわずか5％に過ぎないことが、これまでの素粒子や宇宙の研究から分かってきています。残りの95％のうち、27%が暗黒物質とよばれる正体不明の物質、68％が暗黒エネルギーとよばれる謎のエネルギーであるとされています。現代物理学の未解決問題を解決すべく、探索実験が世界各国で精力的に進められています。　Ernst David Herbschleb 化学研究所特定助教、水落憲和 同教授、千草颯 米国ローレンス・バークレー国立研究所（Lawrence Berkeley National Laboratory）研究員（現：米国マサチ...

細川隆史 理学研究科准教授は、髙棹真介 大阪大学助教（現：武蔵野美術大学准教授）らと共同で、原始星の内部構造と周囲のガス円盤、さらに磁場の影響も考慮した世界初の大規模3次元シミュレーションに成功しました。これにより、原始星がどのように成長するのかについての理解が大きく進展しました。　原始星は、周りを回転している原始惑星系円盤のガスを食べて成長します。このプロセスは非常に複雑で、シミュレーションによる調査が必須です。しかし、原始星とガス円盤の「境界領域」ではガスの密度や速度などが急激に変化するため、シミュレーションで調べることはとても困難です。さらに、原始星が持つ強い磁場もシミュレーシ...

臨界点は、宇宙から素粒子まで様々なスケールの相転移現象に現れる普遍的な概念です。臨界点近傍では、系のミクロな性質によらないスケーリング則や臨界指数が現れることが知られており、これらの現象は統計物理学をはじめとした物理学全体を貫く研究対象として幅広く研究されてきました。　和田辰也 基礎物理学研究所博士課程学生、北澤正清 同講師らの研究グループは、様々な系の相図上に現れる臨界点の位置を求めるための新しい一般的な手法を開発しました。この手法は、複素パラメーター空間における分配関数のゼロ点であるリーヤンゼロの比を使うという画期的なアイデアに基づいており、臨界点の位置などの情報を系統的な手順で...