ウィリアム・ハルペリン
ウィリアム・P・ハルペリン
生まれる（1945年7月16日）1945年7月16日（80歳）
オタワ
職業物理学者、学者、研究者
受賞歴国立研究会議フェローシップ（カナダ）
アルフレッド・P・スローンフェローアメリカ物理学会
フェローE・ルロイ・ホール優秀教育賞フリッツ・ロンドン記念賞

学歴
教育学士、
修士、
博士
母校クイーンズ大学、
トロント大学、
コーネル大学
学術研究
機関ノースウェスタン大学

ウィリアム・P・ハルペリンは、カナダ系アメリカ人の物理学者、学者、研究者である。ノースウェスタン大学のオリントン・ラント物理学教授である。[1]

ハルペリンは凝縮系物理学の実験家であり、量子液体および固体、特に液体および固体のヘリウム3（ヘリウムの軽い同位体）、超伝導量子物質および非従来型超伝導、磁性化合物、エアロゲル、多孔質ガラス、セメントなどの高多孔質材料の極低温研究を専門としています。彼は極低温用の特殊な音響技術と、超高磁場への核磁気共鳴（NMR）の応用を開発しました。[2]

ハルペリンは、アメリカ物理学会（APS）のフェローおよび終身会員であり、APS凝縮系物理学部門（DCMP）の終身会員でもある。2017年にDCMPの議長に選出され[3] 、2020年から2024年の任期でAPSの運営評議会に選出された。また、 『Progress in Low Temperature Physics』（第14巻～第16巻）の編集者を務めた[4] 。

幼少期と教育

ハルペリンは1945年7月16日、オタワで生まれた。オンタリオ州キングストンのキングストン・コレッジエイト・アンド・ヴォカショナル・インスティテュート（職業学校）とパリのリセ・ラボアジエに通った。1967年にクイーンズ大学で学士号、 1968年にトロント大学で修士号を取得した後、アメリカ合衆国に移住し、1975年にコーネル大学でロバート・C・リチャードソンの指導の下、博士号を取得した。 [1]

キャリア

ハルペリンは1975年にノースウェスタン大学の助教授としてキャリアをスタートし、1981年に准教授、1986年に教授に昇進した。1979年から1985年まで、アルゴンヌ国立研究所の常駐研究員を務めた。また、1984年にはフランスのグルノーブルにある国立科学研究センターのChercheur Associé（研究員）として短期間勤務した。[1]

ハルペリンは1991年から1996年までノースウェスタン大学の物理学・天文学部の学部長に任命され、1998年から2003年まで同大学の統合科学プログラムのディレクターを務めた。[1]

研究

ハルペリンの研究は凝縮系物理学に特化しており、特に量子液体および固体、特に液体および固体のヘリウム3（ヘリウムの軽い同位体）、非従来型超伝導、磁性化合物、エアロゲル、多孔質ガラス、セメントなどの高多孔質材料の超低温研究に重点を置いています。彼の音響共鳴および核磁気共鳴に関する発見には、超流動ヘリウム3における横波音波および秩序パラメータ集団モード[5]、ナノ粒子における量子サイズ効果[6] 、そして固体ヘリウム3における核磁気秩序の初観測が含まれます。

ハルペリンはポメランチュク冷凍機[7]を製作し、1974年にこの装置を用いて、当時液体ヘリウム3で達成された最低温度である0.0007 K [8]に到達した。彼は熱力学的温度スケール[9]を発明し、固体ヘリウム3における反強磁性の発見につながった。これは原子核系における磁気秩序の最初の観測であった。[8]それまで磁気秩序は電子間にしか存在しないことが知られていた。

ハルペリンは、0.0025 K以下の低温におけるヘリウム原子対の非従来型のトポロジカル超流動体である3 Heの超流動相の磁気特性と音響特性を研究してきた。この超流動相は、オシェロフ、リチャードソン、リーによって発見され[10]、ハルペリンとその同僚によって確認された[7] 。零磁場にはA相とB相の2つの超流動相が存在する。A相は時間反転対称性を破るカイラル相である。B相は相対的なスピン軌道対称性を破り、等方性を示す。A相におけるNMR周波数シフトは、バーディーン、クーパー、シュリーファー（1957）による電子超伝導理論の枠組みの中で、レゲットによって説明された[11] 。 [12]

当時受け入れられていた見解によれば、液体中の音波の偏光方向は、音の伝播方向、いわゆる縦波と揃っている必要がある。しかし、ハルペリンと同僚、特に学生のユンソク・リーは、横偏光の音が超流動3 He 中を堅牢に伝播することを発見した。これは、よく知られた光の電磁波の伝播にかなり似ている。これは、液体中を横方向に伝播する音波の最初の実証だった。[13]彼らはまた、 3 He中のこれらの横方向の音波は、磁場の存在下で偏光のファラデー回転を示すことを発見した。光波についての類似した動作は、 1845 年にマイケル・ファラデーによって発見された。 [14]超流動ヘリウムで再現されたこれらの観察結果は、ムーアズとソールズの理論的予測とほぼ一致している。[15]この現象は、ランダウ（1957） [16]による、縮退したフェルミ液体状態の通常の液体ヘリウム3において、超流動相よりも高い温度で横波が伝播する可能性があるという、未だ実験的に確認されていない予測と密接に関連している。UPt3化合物などの一部の量子物質における超伝導は、ヘリウム3の超流動性と密接に関連していると考えられており、カイラル対称性と時間反転対称性の破れを示す。[17] [18]

量子流体研究の新たな分野は、パルピア[19]とハルペリン[20]による超流動ヘリウム3の不純物相の発見と、ソールズ[21]による理論的記述によって開拓された。これらは、高多孔質シリカエアロゲルに吸収された液体ヘリウム3の超流動相である。A超流動体とB超流動体の安定性は、エアロゲルにひずみを導入することで異方性を制御することで制御できることが発見された。正のひずみはキラルなA相の安定化を促進し、負のひずみは等方性のB相の安定化を促進する。[22]

賞と栄誉

  • 1967年 - プリンス・オブ・ウェールズ賞（最優秀学業成績）、クイーンズ大学
  • 1967年 - 国立研究会議フェローシップ（カナダ）
  • 1977年 - アルフレッド・P・スローンフェロー[23]
  • 1995年 - アメリカ物理学会フェロー[24]
  • 2000-2001 - ウェンダー・ルイス教育研究教授
  • 2001-2016 - ジョン・エヴァンス物理学教授
  • 2007-2008 - E. ルロイ ホール賞、優秀教育賞
  • 2016年 - オリントン・ラント物理学教授
  • 2017年 - フリッツ・ロンドン記念賞[25]

参考文献

  • Buhrman, RA, & Halperin, WP (1973). 「ゼロ次元」超伝導体における揺らぎ反磁性. Physical Review Letters, 30(15), 692.
  • Halperin, WP, Archie, CN, Rasmussen, FB, Buhrman, RA, & Richardson, RC (1974). 固体He3における核磁気秩序の観測. Physical Review Letters, 32(17), 927.
  • ハルペリン, WP (1986). 金属粒子における量子サイズ効果. 現代物理学レビュー, 58, 533.
  • D'Orazio, F., Bhattacharja, S., Halperin, WP, Eguchi, K., & Mizusaki, T. (1990). 不飽和多孔質シリカガラス中における水の分子拡散と核磁気共鳴緩和. Physical Review B, 42, 9810.
  • Halperin, WP, Jehng, JY, & Song, YQ (1994). スピン-スピン緩和法を用いた水和セメントペーストの表面積および細孔径分布の測定. 磁気共鳴イメージング, 12, 169–173.
  • Sprague, DT, Haard, TM, Kycia, JB, Rand, MR, Lee, Y., Hamot, PJ, & Halperin, WP (1995). エアロゲル中の3 Heの均一等スピン対形成超流動状態. Physical Review Letters, 75, 661.
  • Lee, Y., Haard, TM, Halperin, WP, & Sauls, JA (1999). 超流動3He -Bにおける音響ファラデー効果の発見. Nature, 400(6743), 431–433.
  • Mitrović, VF, Sigmund, EE, Eschrig, M., Bachman, HN, Halperin, WP, Reyes, AP, Kuhns, P., & Moulton, WG (2001). 高温超伝導体の渦糸コア内外における空間分解電子構造. Nature, 413, 501–504.
  • Choi, H., Davis, JP, Pollanen, J., & Halperin, WP (2006). He3およびアンドレーエフ束縛状態の表面比熱. Physical Review Letters, 96(12), 125301.
  • Pollanen, J., Li, JIA, Collett, CA, Gannon, WJ, Halperin, WP, & Sauls, JA (2012). 異方性シリカエアロゲルによって安定化された超流動3Heの新しいキラル相. Nature Physics, 8(4), 317–320.
  • Schemm, ER, Gannon, WJ, Wishne, CM, Halperin, WP, & Kapitulnik, A. (2014). 重い電子系超伝導体UPt3における時間反転対称性の破れの観測. Science, 345(6193), 190–193.
  • Nguyen, MD, Zimmerman, AM, & Halperin, WP (2019). 超流動He3におけるヒッグスモード質量の音響分光法による補正. Physical Review B, 99(5), 054510.
  • Halperin, WP (2019). エアロゲル中の超流動ヘリウム3. Annual Review of Condensed Matter Physics, 10, 155–170.
  • Avers, KE, Gannon, WJ, Kuhn, SJ, Halperin, WP, Sauls, JA, DeBeer-Schmitt, L., ... & Eskildsen, MR (2020). トポロジカル超伝導体UPt3における時間反転対称性の破れ. Nature Physics, 16(5), 531–535.

参考文献

  1. ^ abcd "ウィリアム・ハルペリン".
  2. ^ Mitrović, VF; Sigmund, EE; Halperin, WP; Reyes, AP; Kuhns, P.; Moulton, WG (2003). 「YBa2Cu3O7−δの渦糸コアにおける反強磁性」 . Physical Review B. 67 ( 22) 220503. doi :10.1103/PhysRevB.67.220503. S2CID  119094814.
  3. ^ 「2017年夏季ニュースレター」.
  4. ^ 低温物理学の進歩、第15巻。2005年11月3日。ISBN 978-0-444-51944-3。
  5. ^ Halperin, WP; Varoquaux, E. (1990). 「超流動ヘリウム3における秩序パラメータ集団モード」第7章 超流動ヘリウム3における秩序パラメータ集団モード凝縮系科学における現代的諸問題 第26巻 pp.  353– 522. doi :10.1016/B978-0-444-87476-4.50013-3. ISBN 978-0-444-87476-4。
  6. ^ Halperin, WP (1986). 「金属粒子における量子サイズ効果」 . Reviews of Modern Physics . 58 (3): 533– 606. Bibcode :1986RvMP...58..533H. doi :10.1103/RevModPhys.58.533.
  7. ^ ab Halperin, WP; Buhrman, RA; Webb, WW; Richardson, RC (1974). 融点曲線におけるHe3の特性. pp.  139– 143. doi :10.1007/978-1-4613-4520-6_22. ISBN 978-1-4613-4522-0。
  8. ^ ab Halperin, WP; Archie, CN; Rasmussen, FB; Buhrman, RA; Richardson, RC (1974). 「固体3Heにおける核磁気秩序の観測」 . Physical Review Letters . 32 (17): 927– 930. Bibcode :1974PhRvL..32..927H. doi :10.1103/PhysRevLett.32.927.
  9. ^ Halperin, WP; Archie, CN; Rasmussen, FB; Richardson, RC (1975). 「ヘリウム3潜熱測定から導出した熱力学的温度スケール」 . Physical Review Letters . 34 (12): 718– 721. Bibcode :1975PhRvL..34..718H. doi :10.1103/PhysRevLett.34.718.
  10. ^ Osheroff, DD; Richardson, RC; Lee, DM (1972). 「固体He3の新しい相の証拠」. Physical Review Letters . 28 (14): 885– 888. Bibcode :1972PhRvL..28..885O. doi : 10.1103/PhysRevLett.28.885 .
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  12. ^ Bardeen, J.; Cooper, LN; Schrieffer, JR (1957). 「超伝導理論」. Physical Review . 108 (5): 1175– 1204. Bibcode :1957PhRv..108.1175B. doi : 10.1103/PhysRev.108.1175 . S2CID  73661301.
  13. ^ Lee, Y.; Haard, TM; Halperin, WP; Sauls, JA (1999). 「超流動3He-Bにおける音響ファラデー効果の発見」. Nature . 400 (6743): 431– 433. arXiv : cond-mat/9902129 . Bibcode :1999Natur.400..431L. doi :10.1038/22712.
  14. ^ 「ファラデー効果」。
  15. ^ Moores, GF; Sauls, JA (1993). 「超流動3He-Bにおける横波」 . Journal of Low Temperature Physics . 91 ( 1–2 ): 13– 37. Bibcode :1993JLTP...91...13M. doi :10.1007/BF00132087. S2CID  121853121.
  16. ^ 「実験理論物理学ジャーナル」.
  17. ^ Avers, KE; Gannon, WJ; Kuhn, SJ; Halperin, WP; Sauls, JA; Debeer-Schmitt, L.; Dewhurst, CD; Gavilano, J.; Nagy, G.; Gasser, U.; Eskildsen, MR (2020). 「トポロジカル超伝導体UPt3における時間反転対称性の破れ」. Nature Physics . 16 (5): 531– 535. arXiv : 1812.05690 . Bibcode :2020NatPh..16..531A. doi :10.1038/s41567-020-0822-z.
  18. ^ Strand, JD; Van Harlingen, DJ; Kycia, JB; Halperin, WP (2009). 「ジョセフソン干渉法によるUPt3の低温相における複雑な超伝導秩序パラメータ対称性の証拠」 . Physical Review Letters . 103 (19) 197002. doi :10.1103/PhysRevLett.103.197002. PMID  20365946.
  19. ^ Porto, JV; Parpia, JM (1995). 「エアロゲル中の超流動ヘリウム3」 . Physical Review Letters . 74 (23): 4667– 4670. Bibcode :1995PhRvL..74.4667P. doi :10.1103/PhysRevLett.74.4667. PMID  10058568.
  20. ^ Sprague, DT; Haard, TM; Kycia, JB; Rand, MR; Lee, Y.; Hamot, PJ; Halperin, WP (1995). 「エアロゲル中のHe3の均一等スピン対形成超流動状態」 . Physical Review Letters . 75 (4): 661– 664. Bibcode :1995PhRvL..75..661S. doi :10.1103/PhysRevLett.75.661. PMID  10060082.
  21. ^ Thuneberg, EV; Yip, SK; Fogelström, M.; Sauls, JA (1998). 「エアロゲル中の超流動ヘリウム3のモデル」. Physical Review Letters . 80 (13): 2861– 2864. arXiv : cond-mat/9601148 . Bibcode :1998PhRvL..80.2861T. doi :10.1103/PhysRevLett.80.2861. S2CID  119413987.
  22. ^ Halperin, WP (2019). 「エアロゲル中の超流動ヘリウム3」. Annual Review of Condensed Matter Physics . 10 : 155–170 . arXiv : 1806.06437 . Bibcode :2019ARCMP..10..155H. doi :10.1146/annurev-conmatphys-031218-013134. S2CID  119337588.
  23. ^ 「過去のフェロー」.
  24. ^ 「APSフェローアーカイブ」.
  25. ^ 「フリッツ・ロンドン記念賞」.
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