[論文レビュー] Diamagnetism from the 6-vertex model and implications for the cuprate superconductors

Jay D. Sau, Sumanta Tewari|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2010

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、矢印電流を有する6頂点模型における反磁性を調査し、高温臨界相において力の法則に従う矢印相関が生じるため、F模型—高Tc銅酸化物におけるd密度波（DDW）状態を記述する変種—において強い反磁性応答を示すことを明らかにした。磁化率が発散する理由は、臨界相における力の法則に従う矢印相関に起因する。この結果は、最適ドーピングされた銅酸化物において実験的に観測された低磁場反磁性磁化率の発散を説明する可能性を示唆する。

ABSTRACT

We study the diamagnetism of the 6-vertex model with the arrows as directed bond currents. To our knowledge, this is the first study of the diamagnetism of this model. A special version of this model, called F model, describes the thermal disordering transition of an orbital antiferromagnet, known as d-density wave (DDW), a proposed state for the pseudogap phase of the high-Tc cuprates. We find that the F model is strongly diamagnetic and the susceptibility may diverge in the high temperature critical phase with power law arrow correlations. These results may explain the surprising recent observation of a diverging low-field diamagnetic susceptibility seen in some optimally doped cuprates within the DDW model of the pseudogap phase.

研究の動機と目的

• 矢印を有向結合電流として解釈した6頂点模型の反磁性応答を調査すること。
• d密度波（DDW）状態を記述するF模型が強い反磁性を示すかどうかを検討すること。
• F模型の高温臨界相において磁化率が発散するかどうかを調査すること。
• 理論的知見を、最適ドーピングされた銅酸化物における低磁場反磁性磁化率の発散という最近の実験的観測と結びつけること。

提案手法

• 矢印を有向結合電流として解釈し、電流ループをモデル化する6頂点模型を定式化する。
• 統計力学的手法を用いて熱力学的極限における磁化率を計算する。
• F模型を分析する。これはDDW状態の熱的不規則化転移を記述する特殊なケースである。
• 相関関数を用いて臨界相における矢印相関とその力の法則的挙動を研究する。
• 矢印電流の長波長フラクチュエーションから磁化率の挙動を導出する。
• 理論的磁化率の発散を、最適ドーピングされた銅酸化物からの実験データと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 矢印電流を有する6頂点模型は強い反磁性を示すか？
• RQ2 F模型の高温臨界相において磁化率が発散するか？
• RQ3 F模型における矢印電流の力の法則的相関が、発散する反磁性磁化率を引き起こすか？
• RQ4 理論的磁化率の発散は、最適ドーピングされた銅酸化物における実験的に観測された低磁場反磁性応答の発散と一致するか？

主な発見

• F模型は、その矢印電流配置の性質により強い反磁性を示す。
• F模型の高温臨界相において磁化率が発散する。
• この発散は、臨界挙動に特徴的な力の法則的相関に起因する。
• 理論的磁化率の発散は、最適ドーピングされた銅酸化物における最近の実験的観測—低磁場反磁性磁化率の発散—と整合的である。