東北大学 金属材料研究所・教授の藤田全基氏と日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究センター・研究主幹の石井賢司氏，京都大学 基礎物理学研究所・教授の遠山貴己氏らの研究グループは，ミラノ工科大学，欧州シンクロトロン放射光施設，J-PARCセンター，総合科学研究機構，高エネルギー加速器研究機構，関西学院と共同で，銅酸化物超伝導体における電子の動きの全体像を解明することに成功した（ニュースリリース）。
図は非弾性散乱の概略を示したもの。プローブである中性子や硬・軟X線を試料に照射し，出てきたプローブとのエネルギー差を測定することで，電子の励起状態を調べることができる。今回電子の電荷（赤丸）とスピン（青矢印）に対して三種の量子ビーム非弾性散乱に役割分担させた。背景にあるのは，測定試料である電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体（Nd,Pr,La）2-ｘCeｘCuO4の結晶構造となっている。
銅酸化物では，超伝導発現のために導入した電荷が正の物質（ホールドープ型）と負の物質（電子ドープ型）の二種類があることが知られているが，今回の研究で得られた電子ドープ型の電子の動きはホールドープ型での動きとは大きく異なっており，より動きやすい状態にあることが分かった。
今後このような電子の動きを統一的に記述するような理論モデルを探索することで，銅酸化物における超伝導発現機構解明に近づけるものと期待されている。また，この成果は，非弾性散乱における量子ビーム相補利用研究の有用性を初めて実証したものでもある。
