理化学研究所（理研），大阪大学，高輝度光科学研究センターらの共同研究グループは，大型放射光施設「SPring-8」に設置されている高分解能非弾性X線散乱分光器を使って，超伝導を示さない鉄系超伝導体母物質のフォノン（物質の結晶格子の振動）の精密測定に成功した（ニュースリリース）。

超伝導とは，金属などをある温度（超伝導転移温度）以下に冷却すると，電気抵抗がゼロになる現象。通常，物質中をばらばらに運動している電子は，超伝導状態では2個ずつ対になって運動する。超伝導が発現するメカニズムには，物質のフォノンを介したものや，磁性を介したものなどが知られている。

2008年に日本で発見された高温超伝導体の1つである鉄系超伝導体には，フォノンを介した従来の超伝導発現メカニズムでは説明できない点があり，磁性を介した超伝導発現の可能性が探られている。その一方で，実際に観測されたフォノンと理論計算が一致しないという問題が指摘されている。

例えば，理論計算から鉄系超伝導体が磁気秩序（磁気モーメントの秩序だった配列）状態になるとフォノンが異方的な（方向によって性質が異なる）振る舞いをすることが予想されているが，これまでの測定ではフォノンのそのような振る舞いは観測されていない。

そこで，共同研究グループは磁気秩序状態にした鉄系超伝導体母物質「SrFe₂As₂」のフォノンの異方的な振る舞いの観測を，大型放射光施設「SPring-8」の高分解能非弾性X線散乱分光器で測定した。

その結果，磁気秩序状態でのフォノンエネルギーの分裂の観測に成功し，エネルギー分裂の大きさは理論計算よりも小さく，磁気揺らぎの効果として説明できることを明らかにした。

この成果は，鉄系超伝導体母物質のフォノン測定により磁性情報に対する知見を得た初めての例であると同時に，超伝導の発現に不可欠な要素であるフォノンと磁性がお互いにどのように関係しているのかという重要な問題提起をするものだとしている。

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