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自然と社会の複雑な問題を自らの力で解決する能力の向上を目指して ☆☆☆

数学と物理学を基礎に、物事を客観的かつ論理的に理解する能力を養い、社会の多様化と時代の変化に柔軟に対応できる幅広い教養を身につけた人材を育成します。
３0人程度の少人数クラスで数学と物理学の専門科目を学び、両者の密接な関係を理解しながら、筋道を立てて複雑な諸問題を解決する能力を高めます。
さらに、プログラミングの専門科目を配置し、コンピュータを用いて複雑な現象や問題を数理科学的な方法で分析する力も身につけます。
なお、本コースには、中学校・高等学校の数学科教員養成を念頭に置いたカリキュラムも配置されており、教員を目指す学生の人間力や授業力向上の取り組みも行っています。

数理・物理コース入学後の大まかな流れ

フレッシャーズ・プロジェクト、理工学部専門基幹科目、理工学共通科目
数学・物理・情報の基礎学力や教養・語学力を高めます

数理・物理コース
専門応用科目
○数学系科目解析学・代数学・幾何学 など○物理系科目
力学・電磁気学・
量子力学 など○情報系科目
数値計算法・コンピュータ数学 など
各分野について、基礎的な内容から始め、専門性を深めていきます

卒業研究○卒業研究基礎○卒業研究Ⅰ・Ⅱ

教職に関する科目教員免許を目指して、教職課程を履修した場
合のみ

教員、大学院、IT関連企業、公務員、その他

4年間の学習の流れ
BASIC（1年生）
数学と物理学の基礎を講義や演習、実験で学修

SMALL-GROUP（2年生）
少人数クラスで専門的な内容を深めます

RESEARCH（3年生）
より専門的な知識とスキルを身につけ、論理的思考力と分析能力、技法を磨きます

THESIS（4年生）
卒業研究に取組み、研究の流れを修得します数理・物理コース カリキュラム概要
科目区分

１年次

２年次

３年次

４年次

基礎科目
基幹科目

●理工学概論●フレッシャーズプロジェクト●線形数学Ⅰ・Ⅱ●工学基礎実験Ⅰ・Ⅱ●情報基礎及び演習Ⅰ・Ⅱ

共通科目●フレッシャーズセミナ ●KGUキャリアデザイン入門 ●キリスト教学●政治学・社会学など●総合英語（リーディング・リスニング・オーラルコミュニケーション・ライティング） ●ドイツ語など●数理統計学Ⅰ・Ⅱ●複素関数論Ⅰ・Ⅱ●プログラミング基礎 ●プログラミング応用●解析学Ⅰ・Ⅱ
数学 ●解析学基礎演習Ⅰ・Ⅱ●線形数学基礎演習Ⅰ・Ⅱ

基盤科目

専
門
応用科
目

●基礎力学
物 ●基礎電磁気学
理学 ●波と光の物理学●熱と物質の物理学

数学系

物理系

情報系

●代数学ⅡA・ⅡB●代数学Ⅲ●解析学Ⅲ・Ⅳ●幾何学ⅡA・ⅡB●解析学演習Ⅲ・Ⅳ●幾何学Ⅲ●代数学ⅠA・ⅠB●ルベーグ積分入門●幾何学ⅠA・ⅠBなど ●数理総合演習
●数論
●応用数理
●解析力学
●力学Ⅰ・Ⅱ●量子力学Ⅱ●物理学演習Ⅰ・Ⅱ●相対性理論●理論電磁気学Ⅰ・Ⅱ●流体力学●熱・統計力学Ⅰ・Ⅱ●原子核物理学●量子力学Ⅰ●生命物理学●物理数学Ⅰ●現代物理学●数物学実験など●宇宙物理学●数値計算法●数値シミュレーション●数理プログラミング●数式処理●コンピュータ数学

卒業研究関連●卒業研究基礎●卒業研究Ⅰ・Ⅱ●教育原理 ●教職論 ●学校の制度 ●教育心理学

教職に関する科目（教員志望の学生のみ対象）●特別支援教育 ●教育課程論 ●道徳教育の理論と実践 ●特別活動の理論と実践 ●総合的な学習の時間の指導法 ●特別活動の理論と実践●教育の方法と技術 ●生徒指導・進路指導の理論と方法 ●教育相談●数学科教育法１●数学科教育法２ ●教育実習指導１●教育実習指導２●教育実習１・２●教職実践演習山田 泰一（やまだ たいいち）
教授
専門：物理学（原子核物理）
担当科目：解析力学
物質と原子（量子力学）
物理数学他

長尾 孝一（ながお こういち）

他

教授
専門：代数学（数論アルゴリズム）
担当科目：数式処理
プログラミング基礎
プログラミング応用 他

大町 英里子（おおまち えりこ）

神蔵 正（かんぞう ただし）准教授
専門：幾何学（微分幾何）
担当科目：微分方程式
ベクトル解析
幾何学ⅡA・Ⅲ准教授
専門：代数学（可換環論）
担当科目：代数学ⅠA・ⅠBルベーグ積分入門 他

他他

大谷 信一（おおたに しんいち）
准教授
専門：代数学、数学教育
担当科目：解析学Ⅰ～Ⅴ
代数学ⅡA・ⅡB 他

船木 靖郎（ふなき やすろう）
准教授
専門：物理学（量子多体論）
担当科目：現代物理学
熱・統計力学Ⅰ・Ⅱ
物理数学Ⅰ・Ⅱ他

北村 美一郎（きたむら よしいちろう）
准教授
専門：神経生物物理学
担当科目：基礎力学
生命物理学
工学基礎実験Ⅰ・Ⅱ 他

中嶋 大（なかじま ひろし）
准教授
専門：宇宙物理学
担当科目：数物学実験
理論電磁気学Ⅰ・Ⅱ他

左図のように、例えば水の場合、水は分子のかたまりで出来ています。その分子は水素原子と酸素原子という粒子が集まったもので出来ています。さらに原子は原子核とその周りを取り巻く電子から成り立っています。また、さらにその原子核は陽子と中性子とよばれるもので構成されています。これは水だけに限らず、地球上の全ての物質について言えます。

原子核とは？
水の分子

酸素原子

中性子

原子核

水素原子

酸素原子核

陽子電子

実は私たち自身も含め、身の回りの物は全て原子から出来ています。
そして、物の重さのうち99.97%が原子核の重さなのです（なお、残りの0.03%は電子の重さです）。

１兆分の１cm

酸素原子１億分の１cm

異常な形をした原子核

原子核の起源と宇宙との関係

エッグ状励起状態（16C）32
大きな変形（Mg）
大きな変形（32Mg）

宇宙のリサイクル

陽子ハロー

中性子スキン

中性子ハロー

分子状態(12Be,14Be)
陽子ハロー

原子核は10,000種類以上あると言われていますが、天然に安定に存在す
それでは、我々の体を構成する原子核はどこでる原子核(安定核)の種類は300にもおよびません。安定核はほぼ同じ数の陽子と中性子でできています。一方でそれよりはるかに多いのが、中性子の数 誕生したのでしょうか？現代物理学によると、答が陽子の数より極端に多かったり少なかったりする不安定核です。この組み えは宇宙です。しかし、謎がたくさんあります。
合わせの数がひとつ違うだけで、全く違う性質を持つのが原子核の特徴です。

アルファ凝縮原子核のクラスター化現象

原子核にエネルギーを加えると特殊な状態になることがあります。
ヘリウム原子核に分解するクラスター化が起こるだけでなく、それらが気体のように振る舞い、ヘリウム超流動と同じような面白い性質を持っています。この現象はアルファ凝縮と呼ばれ、最近山田研究室との共同研究により、世界に先駆け明らかにしたものです。

陽子と中性子からなる原子核がいくつかのサブユニットに分解した構造状態を、クラスター状態と呼びます。下の図のように、原子核がさらに複数の原子核に分解した状態が励起状態として現れることが予想されています。
星は元素の生成工場。星が超新星爆発を起こし、生成した元素を宇宙空間にばらまいている様子。

トリプルアルファ反応

42He8442126Be

C (ホイル状態)

ガンマ線
126C

He42He私たちの身の回りにある元素は、星の中で生まれています。その中でもありふれた元素である炭素原子核の生成反応には、実はまだまだ謎が多いです。
上図のような反応で、三つのヘリウム原子核がほんのわずかな時間(7.7×1017秒)共鳴を起こすことが生成の鍵となっているのですが、その生成率を調べることが星の進化にとって非常に重要です。

無脊椎動物の神経系はニューロン（神経細胞）の数も少なく、比較的単純な構造をしていますが、外界からの情報をもとに学習・記憶し、その行動を変化させることで環境に適応します。例えば、ミミズではパブロフの犬で知られるような古典的条件づけや慣れといった学習が成立します。無脊椎動物の中には脊椎動物と同じ情報処理メカニズムを持つものもおり、その研究成果がボトムアップ的に生物・医学・工学分野などへ応用されています。
条件づけ前

条件づけ後

振動刺激に対する応答

振動刺激に対する応答

えさ（無条件刺激）
巨大軸索

繰返し

側神経束
（筋肉へ投射）音（条件刺激）100

条件応答（％）

腹髄神経節

条件応答
光（無条件刺激）
背側

繰返し
腹側

＜ミミズ神経系＞

80*

6040200

振動（条件刺激）

conditioning
randomnaïve

12345678910

条件づけ回数＜古典的条件づけ＞＜条件づけによる行動変化＞

http://rikou.kanto-gakuin.ac.jp/12075

将来の天文衛星に搭載する観測機器を作る

宇宙のさまざまな天体をX線・ガンマ線で観測
大質量X線連星
IGR J16318－4848：
重い星が一生の最後に爆発
その結果生じた中性子星と超巨星の連星系

IGR J16318 の想像図

12𝑅∗ = 1.5 × 10 𝑐𝑚
𝑀∗ = 30 𝑀⊙

X線強度 (counts)

中性子星をとりまくガス中の鉄の電離状態を測定(FeI～FeIV)
ガス雲の密度やサイズを解明⇒星の進化過程の理解につながる

Fe Kα2

開発チームメンバ@つくば宇宙センター

X線エネルギー (keV)
𝟏𝟑𝒍 ∼ 𝟕 × 𝟏𝟎

超巨星

Fe Kα1

70cm

超巨星

©ESA

✓

短命に終わった「ひとみ」衛星(2016年打上げ)がめざしたサイエンスを回復するミッション

ひとみ衛星によるX線スペクトル中性子星✓

X線撮像分光衛星 XRISM(2022年打ち上げ予定)𝒄𝒎

X線CCDカメラ

中性子星
観測者ひとみ搭載CCDによるペルセウス座銀河団のX線画像✓ 大面積X線CCD素子を配置し、望遠鏡焦点面イメージャとして世界最大の視野 (38分角四方) を実現

2 × 1013 𝑐𝑚𝒏 ∼ 𝟑 × 𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒄𝒎−𝟑

カシオペア座AのX線画像

将来のX線天文衛星搭載に向けたX線イメージャの開発

Normalized counts s-1 keV-1

希少元素を発見
爆発機構の解明の手掛かり

Fe HeδFe HeγFe HeβNi Heα✓✓Fe HeαGrefenstette+2014

Cr Heα超新星残骸 カシオペア座A：
1670年頃に爆発した、銀河系で最も若い重力崩壊型超新星爆発の残骸

GSENSE (© Gpixel)

時間分解能・エネルギー分解能・空間分解能に優れ、高い放射線耐性を持つカメラを自分の手で開発し、宇宙の高エネルギー現象にせまる✓ 大フォーマットCMOSイメージャを用いた高感度広帯域X線カメラを開発中

すざく衛星によるX線スペクトル
DEPFET センサ (Meuris+2011)