51探花

【概要】

理化学研究所（理研）创発物性科学研究センター创発现象観测技术研究チームの进藤大辅チームリーダー（东北大学名誉教授）と东北大学多元物质科学研究所电子线干渉计测研究分野の赤瀬善太郎讲师らの共同研究チームは、电子の波动性を利用した「电子线ホログラフィー^[1]」技术を発展させ、各种の絶縁材料表面における电荷の移动を电场の乱れから、またスピン偏极^[2]の様子を磁束の変化から直接観察することに初めて成功しました。

本研究成果は、材料の电磁気的特性の理解とその改良に役立つだけでなく、素粒子としての电子が示す复雑な量子现象の理解に贡献すると期待できます。

今回、共同研究チームは、电子挙动の直接観察を通して、电子の电荷保存则^[3]がナノメートル（10亿分の1メートル）スケールで成立し、マックスウェル方程式^[4]で记述される电磁场が、特殊相対性理论^[5]と整合することを証明しました。一方、観察手法に用いた电子のマイクロメートル（100万分の1メートル）スケールに及ぶ波动性は、电荷には依存せず、量子として电子のド?ブロイ波长^[6]を构成する质量や运动量に依存し、その场は、一般相対性理论^[5]に基づくアインシュタインの场の方程式によって取り扱われるべきであることを指摘しました。

本研究は、科学雑誌『Materials Science and Engineering: R: Reports』 のオンライン版（7月8日付）に掲載されました。

集束イオンビーム加工されたチタン酸バリウムの走査电子顕微镜像(补)と劈开后の振幅再生像(产)

【用语解説】

[1] 電子線ホログラフィー
电子の波动性を利用し、物体を通过した波と真空中を通过した波を重ね合わせた干渉縞（ホログラム）を撮影し、フーリエ変换を用いた演算処理により、物质内外の电磁场の分布をナノメートル（10亿分の１メートル）スケールで画像化できる最先端の电子顕微镜法。

[2] スピン偏極
素粒子である电子は、电荷のほか、角运动量（丑/4π）に対応して、磁気モーメントを持っており、スピン磁気モーメントと呼ばれる。通常、このスピン磁気モーメントが示す方向は、电子ごとにランダムな方向を向いているが、外部から磁场を加えると、この磁场により磁気モーメントの方向がそろう现象を指す。

[3] 電荷保存則
闭じた系内での电荷の総和（プラス电荷とマイナス电荷の総量）は、时间が経过しても、化学反応や素粒子の生成?消灭の前后においても不変であるという法则。

[4] マックスウェル方程式
マックスウェル-ヘルツの电磁方程式とも呼ばれ、电磁场の时间的?空间的変化を记述する基础方程式である。电磁気に関する法则（ファラデーの法则、アンペールの法则、クーロンの法则、および磁束は涌き出しがなく闭じていること）に対応する四つの微分方程式からなる一组の基础方程式として定式化されている。

[5] 特殊相対性理論、一般相対性理論
特殊相対性理论は、惯性运动する観测者が电磁気学的现象および力学的现象をどのように観测できるかを记述する理论である。一方、互いに加速度运动を行う一般座标系にも拡张し、重力场も含めあらゆる座标系に対し全ての物理法则を同じ形で记述するのが一般相対性理论である。

[6] ド?ブロイ波長
波动性を示していた光が粒子性を示したことに対し、粒子と考えられた电子などの物质が波动性を示すとしてルイ?ド?ブロイによって提唱され、その波动の性质の一つである波长をド?ブロイ波长と呼ぶ。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
赤瀬　善太郎（あかせ　ぜんたろう）
罢贰尝：022-217-5171
惭补颈濒：锄别苍迟补谤辞.补办补蝉别.补8*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
広报情报室（伊藤）
罢贰尝：022-217-5198
惭补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）