New features of quantum mechanical phenomena

Abstract

Various new types of phases have been found in low dimensional systems where the spatial structure of the singlet pairs plays important role. Most phases have been found in the nonmagnetic state. As an attempt for such phase, the present author investigated a state with nonzero magnetization in the pure Heisenberg symmetry on a lattice with the symmetry of sublattices, i.e. no Lieb-Mattis ferrimagnetism. Such lattice was succeeded to construct and the ground state phase diagram was investigated. The magnetic state in this model corresponds to a non-collinear ferrimagnetic state in the classical model. The transition probability of resonant tunneling in the magnetization process of nanoscale magnets can be described by well known the Landau-Zener-Stuckelberg (LZS) mechanism. This quantum mechanical transition has been studied from the point of view of the nonadiabatic transition by the present authors. The effect of the thermal environment at very low temperature on nonadiabatic transitions was investigated and a relation between the observed data and the true quantum mechanical transition probability was found. Consequently, the energy gap at the avoided crossing point via the LZS formula could be deduced. Magnetization as a function of external field and time evolution of probability of each state was investigated. It was concluded that the nonadiabatic transition probability could be estimated even if the system is in contact with a dissipative environment and relaxation occurs.

スピン1重項の対の空間的な構造が重要な役割を果たす低次元系において、いろいろな新しい型の相が見出されている。多くの相は非磁性状態である。そのような相の例として、副格子の対称性を持つ格子上で純粋なハイゼンベルグ対称性にある有限な値の磁化を持つ状態、すなわち非Lieb-Mattis磁性を研究した。そのような格子を作製し、基底状態の相図を研究した。このモデルにおける磁気状態は古典モデルにおける非共線フェリ磁性状態に対応する。ナノスケール磁石の磁化過程における共鳴トンネル効果の遷移確率は、よく知られたランダウ・ゼーナー・シュテュッケルベルク(LZS)機構によって記述される。この量子力学的遷移を非断熱遷移の立場から研究した。非断熱遷移に対する低温での熱環境の効果を研究し、観測されるデータと真の量子力学的遷移確率との関係を明確にすることができた。その結果から、LZS公式による非交差点のエネルギーギャップを求めることができた。外磁場の関数としての磁化と各状態の確率に関する時間発展を調べた。結論として、系がエネルギーの散逸がある環境と接しており緩和が起きるような場合でも非断熱遷移確率を求めることができることが分かった。