物理学科 物性物理学グループ

物理学科 物性物理学グループ【教員・研究分野】
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授

飯田 敏
池本 弘之
石川 義和
桑井 智彦
清水 建次
田山 孝
水島 俊雄

Satoshi Iida
Hiroyuki Ikemoto
Yosikazu Isikawa
Tomohiko Kuwai
Kenji Shimizu
Takashi Tayama
Toshio Mizushima

構造物性物理学
構造不規則系
低温，磁性低温，磁性物理
磁性体の核磁気共鳴
磁性固体物理【研究概要】
構造物性物理学
結晶物理学と回折結晶学に基礎を置きながらシンクロトロン放射光の特徴をフルに生かした研究を構造物性物理学と結晶工学の境界領域で行ないたい．西播磨の大型放射光施設(SPring-8)を利用した研究を推進した
い．特に，これまでほとんど利用されていなかったコヒーレンス長の長い X 線と高エネルギー(短波長)の X線を用いた研究を開拓したい．我々はコヒーレント X 線の不規則媒質からの散乱波の干渉である X 線スペックルを観察することが構造物性を研究する上で非常に有用であろうと考えている．X 線スペックル・パター
ン中には真の意味での「物質中の構造揺らぎ」に関する情報が含まれているからである．主要研究対象としては誘電体結晶とその関連物質を取り上げたい．当面は，今進めているリラクサー結晶の誘電特性の起源の解明や SrTiO3 結晶中の量子強誘電状態の探索をめざしたい．現在も進めている半導体結晶の結晶成長やデバイスプロセス関係の研究者との連係，共同研究を今後もさらに積極的に推進したい．結晶構造変化に対応して敏感に物性が変わるような面白い物質があれば，誘電体に限らず広く手がけてみたいと思っている．
ｆ電子系化合物などにおける極低温熱電・熱特性
極低温・高磁場・高圧力の複合極端条件下において f 電子を有する希土類元素を含む磁性化合物が示す量子効果を輸送・熱物性測定を中心とした実験的手法により研究している．とくに，f 電子系強相関伝導系が量子臨界点（QCP）において示す非フェルミ液体的異常をはじめとした磁気揺動と磁性消失，f 電子系における圧力誘起超伝導等に興味を持ち研究を行っている．これら研究を行うための装置・測定系の製作にも力を入れており，準断熱法を用いた 0.1K から室温に至る広い温度範囲の磁場中比熱精密測定系や He3 クライオスタットを用いた圧力下比熱測定系，希釈冷凍機を用いた磁気熱量効果測定系などを構築した．最近では，希釈冷凍機を用いたミリケルビン（mK）に至る極低温領域の熱電能（ゼーベック係数）と熱伝導測定系を立ち上げ，QCP 近傍の磁性化合物 CeNi2Ge2 や，1K 以下で多極子モーメントに関わる異常を示すと期待される Pr 化合物等の熱電能を測定し，その熱電特性と熱特性の相関の研究を行っている．ミリケルビン領域の熱電能測定は国内では他に行われておらず，この点が非常に大きな特徴である．ごく最近では，これまで培った低温領域の熱特性測定テクニックを生かし，阪大核物理学研究センターとの共同研究として重水素単結晶の作製と極低温における熱伝導および熱容量測定の実験を行っている．
構造不規則系
原子が共有結合で結ばれることにより基本構造が形成され，さらに基本構造同士が相互作用して 2 次構造
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をつくる，階層構造を有する元素のナノ粒子，あるいは構造不規則系の研究を行っている．これらの系を構造と物性の両面から検討することにより，階層構造を有する物質の特徴を明らかにすることを研究目的としている．実験手法としては，X 線吸収微細構造測定，X 線回折測定，ラマン分光測定などの構造解析と，光吸収係数，フォトルミネッセンスなどの物性測定を用いている．X 線を用いた実験は，KEK-PF や Spring-8 などの大型放射光施設を利用している．
希土類金属・合金，希土類金属間化合物の磁性研究．強相関電子系酸化物の磁性研究．
核磁気共鳴を実験手段として磁気的秩序状態にある物質，例えば希土類金属間化合物やマンガン酸化物などの磁気的性質について研究している．実験の特徴は共鳴周波数が 1000MHz 以上になるギガヘルツ帯での核磁気共鳴も行えること．
希土類を含んだ金属間化合物の単結晶を用いて，4f 電子の示す異方的な性質を磁気的，電気的，熱的な観点から研究，更に強相関相互作用を示す物質探索をも行い，近藤効果と RKKY 相互作用の競合についての研究を行っている．測定温度範囲は 1K 近辺から室温までの広い範囲に渡っている．
強相関電子系における異方的超伝導，多極子秩序，重い電子状態などの物理現象について研究をしている．
実験手段としては独自に開発した測定技術を用いて極低温下(0.1～4K)で磁化，熱膨脹，比熱等の熱力学量の精密物性測定を行っている．また，新しい実験装置の開発にも積極的に取り組んでいる．

【学術論文】
1.

Size dependence of the local structure and atomic correlations in tellurium nanoparticles,
Ikemoto, H., Goyo, A. and Miyanaga, T.,
J. Phys. Chem. C , 115 , 2931-2937 (2010)．

2.

Magnetic order and properties in heavy fermion (Ce1-XGdX)Ni single crystal,Yano, K., Tajiri, Y., Nishimura, K., Ohta, T., Isikawa, Y., and Sato, K.,
J. Phys.: Conf. Series , 200 , 012237-1-4 (2010)．

3.

Field induced phases in a GMR system TbNiSb,Prokes, K., Katsumata, K., S. M. Shapiro, and Isikawa, Y.,
J. Phys.: Conf. Series , 251 , 012023-1-4 (2010)．

4.

Magnetic and Thermal Properties of Cubic Single-Crystal PrCu4Ag,
Zhang,S., Isikawa Y., Tayama T., Kuwai T., Mizushima T., Akatsu M., Nemoto Y. and Goto T.,
J. Phys. Soc. Jpn. , 79 , 114707-1-8 (2010)．

5.

Low Temperature Magnetic Properties of Ce3Pd20Si6,
Mitamura, H., Tayama, T., Sakakibara, T., Tsuduku, S., Ano, G., Ishii, I., Akatsu, M., Nemoto, Y.,
Goto, T., Kikkawa, A., and Kitazawa, H.,
J. Phys. Soc. Jpn. , 79 , 074712-1-6 (2010)．

6.

Magnetic Phase Diagram in NdCu4Ag Single Crystal,Zhang, S., Tayama, T., Mizushima, T., Kuwai, T., and Isikawa, Y.,
J. Phys. Soc. Jpn. , 79 , 043704-1-4 (2010)．

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7.

Thermoelectric Power of PrMg3,Isikawa, Y., Somiya, K., Koyanagi, H., Mizushima, T., Kuwai, T., and Tayama, T.,
J. Phys.: Conf. Ser. , 200 , 012069-1-4 (2010)．

8.

Magnetic properties of Ce3Pd20Si6 at very low temperatures,
Mitamura, H., Sakuraba, T., Tayama, T., Sakakibara, T., Tsuduku, S., Ano, G., Ishii, I., Akatsu,M., Nemoto, Y., Goto, T., and Kitazawa, H.,
J. Phys.: Conf. Ser. , 200 , 012118-1-4 (2010)．

9.

Magnetic and Thermal properties of cubic SmCu4X compounds(X=Ag, Au, and Pd),
Zhang, S. , Tayama, T. , Mizushima, T. , Kuwai, T., and Isikawa, Y.,
J. Phys. Soc. Jpn. , 80 , SAPSB45-1-3 (2011)．

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物理学科 量子物理学グループ

物理学科 量子物理学グループ【教員・研究分野】
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授

栗本 猛
松島 房和
森脇 喜紀
榎本 勝成
兼村 晋哉
小林 かおりTakeshi Kurimoto
Fusakazu Matsushima
Yoshiki Moriwaki
Katsunari Enomoto
Shinya Kanemura
Kaori Kobayashi

理論物理学 （素粒子論，その他）
レーザー分光学
量子エレクトロニクス，レーザー分光学
分子分光，量子エレクトロニクス
理論物理学（素粒子論）
分子分光学，マイクロ波分光，レーザー分光【研究概要】
遠赤外分光学
光を用いて原子分子の構造や相互作用を研究する．用いる光はレーザーであることが多いが，適当な光の無い波長域では，光源そのものの開発も行う．とくに，遠赤外域で作り上げた波長可変の分光計は，50 ミクロンから長波長側のコヒーレントな遠赤外光を発生でき，世界でも，この領域のコヒーレントな光源による高分解能分光学は富山大学でしかできないという特色を持っている．これまでに，水分子などの身近な分子をはじめとして多くの分子を対象に回転スペクトルを調べてきたが，最近では陽子のついたプラス分子イオンやマイナスの分子イオンの測定も行えるようになった．
素粒子物理学（対称性の破れ）
現在あるいは近い将来に実験可能な素粒子現象について，時間反転，空間反転，粒子・反粒子変換の各対称性の破れに主に注目した研究を行ない，現在の素粒子標準模型の次に来るべき理論を探求することを目標としている.
量子エレクトロニクス，レーザー分光学
低温ヘリウム（固体・液体・気体）中での原子分子の分光：
ヘリウムは，物質との相互作用が小さく，電磁波・光に対して広い周波数範囲で透明であるため，原子分子などを閉じ込めその性質を調べるための媒体となる．我々は，ヘリウム中に閉じ込められた原子分子を分光学的に調べることにより，原子分子とヘリウムとの衝突相互作用，ヘリウムが形成する構造，ヘリウムのボース－アインシュタイン凝縮に伴う素励起などの光学的な検出の研究している．
原子・分子・イオンの空間捕捉と冷却：電磁場を用いて原子・分子・イオンを狭い空間内に捕捉・冷却する手段の研究を行っている．捕捉・冷却された原子分子イオンを用いて，他との相互作用が極めて小さい孤立系，あるいは制御された相互作用を行う系を用意し，レーザーなどの電磁波を用いた精密な遷移周波数の測定や，衝突・反応の詳細を調べる研究を行っている．
星間分子・トリチウム含有分子の分子分光
気相中の分子を高分解能・高感度なレーザー分光法やマイクロ波分光法を用いて研究し基礎的なデータを収集し，その解析を行っている．
マイクロ波分光では 8-340GHz の範囲内で内部回転を持つ星間分子やその候補の実験室のデータの測定と解析を行っている．この測定に必要な装置の開発も行っている．これらは電波観測に不可欠であり，星間空
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間の運動，星の生成や環境を調べるための基礎となっている．このようなデータを天文観測や分光観測に役立てるために周波数検索できるデータベースとして整備しウェブ上で公開している．さらに電波観測への応用を行い，星間空間での分子の物理状態の把握などを行っている．
近赤外領域のレーザー分光では特に水素の放射性同位体であるトリチウム含有分子の分子分光を行っており，現在は高濃度トリチウム水の分光を実施中である．
理論物理学（素粒子の質量の起源）
主として素粒子の質量の起源に関する理論的研究を行っている．
素粒子論・宇宙論 素粒子標準模型を超える新しい素粒子模型の構築及び検証を，初期宇宙現象（宇宙論）との整合性の観点から研究を行っている．特に，標準模型では説明できない宇宙暗黒物質の正体に注目し，どのような素粒子で構成されているのか，また加速器実験等の素粒子実験，宇宙線や銀河中心観測等の宇宙観測実験でどのように発見され得るかについて研究を行っている．
極低温分子気体の生成
静的・動的な外場を用いて分子を操作し，真空中に捕捉された極低温分子気体の生成を目指している．また，これまでにレーザー冷却によって原子気体を冷却し，そこから極低温分子を生成する研究，ヘリウム原子とアルカリ金属原子で構成される分子の分光を行ってきた．

【学術論文】
1. Ab initio study on vibrational dipole moments of XH+ molecular ions: X =24Mg, 40Ca, 64Zn, 88Sr,
114Cd, 138Ba, 174Yb, and 202Hg,Abe, M., Kajita, M., Hada, M., and Moriwaki, Y.,
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. , 43 , 245102 (2010)．
2. Estimated accuracies of pure XH+ (X: even isotopes of group II atoms) vibrational transition
frequencies: Toward the test of the variance in mp/me,Kajita, M., Abe, M., Hada, M., and Moriwaki, Y.,
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. , 44 , 25402 (2011)．
3. Probing the Majorana nature of TeV-scale Majorana seesaw models at collider experiments,
Aoki, M., and Kanemura, S.,
Physics Letters B , 689 , 28-35 (2010)．
4. An R-parity conserving radiative neutrino mass model without right-handed neutrinos,
Aoki, M., Kanemura, S., Shindou, T., and Yagyu, K.,
Journal of High Energy Physics , 1007 , 084 (2010)．
5. Can WIMP dark matter overcome the nightmare scenario? ,Kanemura, S., Matsumoro, S., Nabeshima, T., and Okada, N.,
Physical Review D , 82 , 055026 (2010)．
6. Higgs boson pair production in new physics models at hadron, lepton and photon colliders,
Asakawa, E., Harada, D., Kanemura, S., Okada, Y., and Tsumura, K.,
Physical Review D , 82 , 115002 (2010)．

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物理学科 量子物理学グループ
7. Neutrino masses from loop induced d > 7 operators,
Kanemura, S., and Ota, T.,
Physics Letters B , 694 , 233-237 (2010)．
8. Submillimeter-wave and far-infrared spectroscopy of high-J transitions of the ground and v2 =1
states of ammonia,Yu, S., Pearson, J. C., Drouin, B. J., Sung, K., Pirali, O., Vervloet, M., Martin, M.-A., Endres, C. P.,
Shiraishi, T., Kobayashi K., and Matsushima F.,
Journal of Chemical Physics , 133 , 174317-1-14 (2010)．
9. Microwave Lens for Polar Molecules,Odashima, H., Merz, S., Enomoto, K., Schnell, M., and Meijer, G.,
Physical Review Letters , 104 , 253001-1-4 (2010)．
10. Control of translational motion of polar molecules by using superconducting microwaveresonators,Enomoto, K., Moriwaki, Y., Hardy, W., Nourbakhsh, O., Djuricauin, P., and Momose, T.,

Proceedings of 4th International Workshop on Fundamental Physics Using Atoms 2010 , 56-59(2010)．

【総説・解説】
1. 「物理系人材が活躍する場の多様性を求めて」
栗本 猛，
日本物理学会誌 第 65 巻 10 月号 759.

【著書】
1. 「プラズマ原子分子過程ハンドブック」
小林かおり，
第 3 章 見附孝一郎と分担 ,大阪大学出版会.

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