Toward new frontiers: Encounter and synergy of state-of-the-art
astronomical detectors and exotic quantum beams

文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 (2018-2022)「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。」

Vol.

1

2019.07

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代

表

よ

り

新学術領域「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。」が発足してからほぼ１年がたちました。この領域は，⼀⾒，異なる舞台の上で研究を⾏なう研究者グルー
プが，⾼度な知⾒を持ち寄り，共同でそれぞれの実験を行うことで，革新をもたらす検出器を有機的に連携し，さらに共通となる物理原理の相互理解をはかる点に特徴があります。領域を構成する計画研究も広い範囲におよびます。この多彩な研究グ
ループの相互理解を含め，互いのよいところを全体に展開し，それぞれの研究を連携して加速するために，総括班を中心に，議論を重ね，横通しの活動を実施する作業を行なってきました。ようやく，それぞれの計画研究が，がっちりと協力しあっ領域代表：高橋 忠幸て進むことができるようになり，ここに最初のニュースレター【東京大学 国際高等研究所を出す段取りとなりました。ここに，本領域の提案書を振り返
カブリ数物宇宙研究機構
りながら，５年間の領域研究で目指すことを記したいと思いま（Kavli IPMU）】
す。
素粒子実験や宇宙観測など，宇宙への根源的な疑問に答えるために高い科学目標を掲げて実施される研究は，感度と分解能のたゆまぬ追求の結果として，極限性能を持つ先端的検出器の研究開発を牽引してきました。そして，物質の究極の姿を探るための素粒子・原子核実験においては，人類の持つ技術の粋を尽くし，最先端の技術を用いた高度な加速器研究が極めて重要な位置を占めます。本研究では，負ミュオンなどの量子ビームと宇宙観測用先端検出器の二つを技術的な軸とし，分野間連携による新たな研究分野の開拓を目指すものです。
本領域提案は，高橋（領域代表，C01 代表）と三宅（C02 代表）の出会いからはじまりました。三宅が進めて来た高強度負ミュオンビームを物質に照射し，生じたミュオン原子からの蛍光「硬 X 線」を，高橋が中心となり開発してきた CdTe 半導体による大面積ガンマ線イメージャーでとらえることで，世界ではじめての Li 金属の 3D 非破壊検査が実現したのです。この強烈な出会いは，本領域提案を構成する「エギゾチック」量子ビーム実験を最前線で進める研究者の注目を浴び，宇宙観測のために開発された硬 X 線・ガンマ線イメージャやTES 型 X 線マイクロメータによる数 eV のエネルギー分解能の分光技術などの革新的検出器技術を用いることで，滞っていた様々な研究が一気に進むことが強く認識されました。そして，物理学，天文学を背景とする研究者ばかりではなく，化学分析から核融合にいたる多彩な研究者のネットワークを作り，議論を行うことで，「出会い」によってもたらされる互いの研究技法が「紬（つむぎ）」あわさり，基礎科学研究ばかりではなく，医療，生物，物性，さらに核融合の分野にいたるまで，極めて広範囲にわたる応用プロジェクトが芽吹き，発展するという確信を得たのです。
加速器が，現代科学の担い手であり，今後もあり続けるであろうことは改めて言うまでもありません。ヒッグス粒子の発見をもたらしたエネルギーフロンティアはもとより，我が国の大強度陽子加速器施設 (J-PARC) などにみられる輝度フロンティアにおいても，極めて著
しい技術進歩がみられます。近年では，中性子，ミュオン，重イオン，さらには光子にいた

領

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代 表

よ

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るまで，高輝度ビームが作り出され，多彩な基礎科学を生み出しています。ところが，こうした分野の研究は異なるビーム種別ごとに孤立して進められ，他の分野で高度に進んでいる理論研究や技術の進展に気がつくことなく進められているのが現状です。それがために，飛躍の機会を逃しているケースが数多く見られるように思います。このような現状を打破するために，超高強度負ミュオンビームを中心に，高エネルギー光子，偏極を付加した RI ビー
ム(Radio Isotope: RI)という，日本が国際的に極めて優位な位置にある，３つの「エギゾチック」な量子ビームの研究を結びつけるのが，本領域の目的です。一見，異なる舞台の上で研究を行う研究者グループが，高度な知見を持ち寄り，共同でそれぞれの実験を行うこと
で，共通となる物理原理や革新をもたらす検出器を有機的に連携させる点に特徴があります。これによって，新たな視点や手法による共同研究を行い，それぞれの基礎物理分野の研究を深化させるばかりではなく，新たな分野連携のチームで計画研究を実施することにより，検出器を開発する研究者がそれぞれの分野の研究者と一体となって，課題解決をはかる
試みが，これまで，必ずしも十分でなかった核医学や非破壊元素分析などの応用研究において，全く新しい展開がもたらされるのです。
本領域の特徴は，かつてないほどの広い領域の人材が集まっておこなわれるという点です。私が領域全体に加えて代表となっている計画研究 C01 では，素粒子・宇宙物理の出身者のほかに工学，医学，生物学，薬学の研究者が一体となって研究を行っています。計画研究
B01 と C02 では，化学，地球科学，考古学の研究者が，領域内のミュオン加速器や検出器開発の研究者とともに新しい非破壊元素分析の分野を切り拓きます。今後，既存の分野を超えた新しいチーム作りが，今求められている先端科学の課題を解くために必要であり，本研究で実践をはかる大規模な「異分野連携（Multi interdisciplinary)」が鍵を握るのではないかと考えています。それぞれの分野の研究者が，分野固有の文化を超え，異なる研究スタイ
ルを認め合って，一緒に課題を解決するようなチーム作りをするのは，必ずしも容易ではありません。本領域研究では，その困難を乗り越え，学術的な成果とともに，こうした新しいスタイルの研究が実現できるとよいと考えています。
第一号となる本ニュースレターでは、発足時の計画研究の方針をまとめ、ここ一年間のア
クティビティを報告します。

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負ミュオンビームによる原子分子物理の精密検証と宇宙物理観測への展開

研究代表者 東 俊行（理化学研究所 開拓研究本部）
研究分担者 渡辺 伸（JAXA 宇宙科学研究所）

岡田 信二（理化学研究所 開拓研究本部）

山田 真也（首都大東京 大学院理学研究科） 一戸 悠人（立教大学 理学部）
馬場 彩（東京大学 大学院理学系研究科）

井上 芳幸（理化学研究所 数理創造プログラム）

研究協力者 高橋 忠幸（東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU））
二宮 和彦（大阪大学 大学院理学研究科）

木野 康志（東北大学 大学院理学研究科）

負ミュオンが原子核に捕獲されて生成するミュオン原子と脱励起に伴って放出されるミュオニック X 線原子に負ミュオンが捕獲される過程では、まず、負ミュ
オンは高励起状態に捕獲されますが、その後、崩壊寿命よりずっと短い時間で次々と下のエネルギー準位へ階段を駆け
負ミュオンが原子核に捕獲されて生成するミュオン
原子と脱励起に伴って放出されるミュオニック X 線
落ちるように脱励起してゆきます。最初
は、元々原子が持っていた束縛電子のすべて（或いは多く）をオージェ電子として次々と弾き飛ばし、負ミュオンと原子核から構成されるミュオン原子、すなわちエキゾチックな水素様多価イオンが孤立して生成されます。この状態から更に準位間遷移に伴ってミュオン特性 X 線を次々と放出し最終的に基底準位に到達します。
素粒子実験や宇宙観測など、宇宙への根源的な疑問に答えるために高い科学⺫標を掲げて実施される研究は、感度と分解能のたゆまぬ追求の結果として、極限性能を持つ先端的検出器のミュオン原子というクリーンな系を用いて広帯域にわたる従来の精度を遥かに凌駕する精密分光計測を行うことで、X 線宇宙物理における電子再結合過程のモデル検証や高精度化に格好のベン
チマークデータを供給すると期待されます。本研究では、世界最高強度の超
低速大強度負ミュオンビームを希薄ガス標的中に停止させることで、真空中に孤立したミュオン原子を用意します。そして、宇宙観測のために開発された、CdTe 硬 X 線撮像分光検出器によって、0.1mm の精度で停止したミュオン
原子の位置を追跡し、多素子超伝導遷移端マイクロカロリメータ (TES) 検出
器によって、放出される数 keV(電子ボルト)のミュオン特性 X 線のエネルギーを、数 eV の高分解能 (𝛥𝐸/𝐸〜0.001) で観測します。精密化した脱励起、再結合過程のコード計算から実際の宇宙物理観測で観測される放射スペクトルを算出し、X 線宇宙物理へ汎く展開することをめざしています。

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画 研

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紹

介

高エネルギー光子ビームで探る
原子核内部と中性子星深部研究代表者 中村 哲（東北大学 大学院理学研究科）
研究分担者 藤井 優（東北医科歯科大学 教養教育センター）
研究協力者 永尾 翔（東北大学 高度教養教育・学生支援機構/理学研究科）
金田 雅司（東北大学 大学院理学研究科）
後神 利志（京都大学 大学院理学研究科）
石川 貴嗣（東北大学 電子光理学研究センター

肥山 詠美子（九州大学 理学研究院）

東 俊行（理化学研究所 開拓研究本部）

木野 康志（東北大学 大学院理学研究科）

能町 正治（大阪大学 核物理研究センター）

米国ジェファーソン研究所、ドイツ MAMI、東北大電子光センターにおいて得られる高エネルギー電子ビームから生
じる仮想光子、光子を用いてラムダハイパー核の精密電磁分光を行い、ΛN 相互作用の荷電対称性の破れ、中重ハイパー
核のアイソスピン依存性を従来にない精度で測定し、バリオン力の知見を飛躍的に深めることにより、重い中性子星の問 ラムダハイパー核を仮想光子を使って電磁生成する題（ハイペロンパズル）の解決をめざします。
ストレンジクォークを含むハイペロンと呼ばれる粒子は通常の原子核を構成する陽子、中性子と性質が近く、原子核の構成要素になることができます。
ストレンジクォークを含む原子核である「ハイパー原子核」は地球上には自然には存在しませんが、宇宙で最も密度の高い物質であり、星全体がまるまる巨大な 1 つの原子核になっている中性子星と呼ばれる半径 10km 程度のコン
パクト星の中心部にはハイペロンが自然に存在する可能性が議論されてきました。 2017 年に 2 つの中性子星が合体することにより生じた重力波が観測され、鉄より重い元素が中性子星合体により作られたという可能性が議論され、中性子星は今、非常にホットな研究対象になっています。
中性子星の質量と大きさの関係はその状態方程式から導くことができます
が、従来の「核力」およびそれを拡張した「バリオン力」の知見に基づくとハイペロンをコアに含む中性子星は太陽質量の 1.6 倍程度にしか重くなれない、という結論が得られます。しかし近年、太陽質量の 2 倍の中性子星が複数観測され、中性子星は思っていたよりも「硬い」ことが分かりました。この問題は「ハイペロンパズル」と呼ばれ、原子核物理学において解決すべき
極めて重要な問題です。これを解決するためにバリオン力の深い理解が欠かせませんが、我々は地球上で強力な電子線加速器施設において、仮想光子を用いて中性子星中心部のミニチュアであるハイパー原子核を人工的に作り、その性質を調べる実験を進めます。

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負ミュオンビームを用いた
新たな非破壊元素分析法

研究代表者 二宮 和彦（大阪大学 大学院理学研究科）
研究分担者 大澤 崇人（日本原子力研究開発機構）

齋藤 努（国立歴史民族博物館）

研究協力者 梅垣 いづみ（株式会社豊田中央研究所）

中村 智樹（東北大学 大学院理学研究科）

寺田 健太郎（大阪大学 大学院理学研究科） 高妻 孝光（茨城大学 大学院理工学研究科）
久保 謙哉（国際基督教大学 教養学部）

谷口 秋洋（京都大学 複合原子力科学研究所）

篠原 厚（大阪大学大学院理学研究科）

上野 祥史（国立歴史民族博物館）

高橋 忠幸（東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU））
三宅 康博（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））

近年の加速器技術の進歩により J-PARC において得られるようになった高強度の負ミュオンビームは全く新しい非破壊元素分析法、ミュオン元素分析法を可能にしました。この新手法により、これまで不可能であった物質の内部の軽元素の分析が可能となり、基礎研究だけではなく、産業界や考古学といった全く別の分野での応用研究が始まりつつあります。
本研究班では、宇宙観測実験用として開発された高空間分解能のイメージング装置、エネルギー分解能の優れた検出器を応用することで、ミュオンを用いた元素分析法を飛躍的に発展させ、バルクな試料に対し軽元素の同位体
情報を含めた非破壊 3D イメージングという、これまでに実現できていない新
しいタイプの元素分析法を開発することにしています。これを実現するために、ミュオンビームラインに接続した専用の実験システムを構築し、元素分析法としての基礎研究を行い、新測定手法を確立する予定です。このシステ
ムを用いて、貴重なもの、破壊すると意味のなくなる様々な物体の分析を実施することができるようになります。初期の具体的な研究対象として、動作中の電池内の元素移動プロ
セスの可視化、隕石をはじめとする地球外試料の内部に含まれる炭素原子の検出、考古学遺物の同位体情報、元素分布の解明、生体試料での成長に合わせた元
素分布の変動の可視化を行う予定です。
本研究班の活動と領域内の各研究との連携

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究

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介

マッハ衝撃波緩衝領域での飛行中ミュオン触媒核融合の創生研究代表者 木野 康志（東北大学 大学院理学研究科）
研究分担者 佐藤 元泰（中部大学 工学部）
山本 則正（中部大学 工学部）
研究協力者 中村 哲（東北大学 大学院理学研究科）

棚橋 美治（中部大学 工学部）
岡 壽崇（東北大学高度教養教育・学生支援機構）
能町 正治（大阪大学 核物理研究センター）

河村 成肇（高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所）
肥山 詠美子（九州大学 大学院理学研究科）
的場 史朗（高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所）
東 俊行（理化学研究所 開拓研究本部）

廣岡 慶彦（中部大学 工学部）

松原 章浩（中部大学 工学部）

高野 廣久（中部大学 工学部）

工藤 博司（東北大学 大学院理学研究科）

重陽子(d)と三重陽子(t)にミュオン(μ)を加えてミュオン分子(dtμ)をつくると、ミュオンが次々と核融合反応「ミュオン触媒核融合(μCF)」をおこします。μCF は将来のエネルギー源として期待され多くの研究が行われてきまし
たが、得られるエネルギーがミュオンを作り出すのに投入したエネルギーに及ばないという問題がありました。従来のμCF では、ミュオン分子をつくる
ためには極低温での分子生成反応などの律速過程がありました。本研究ではこれを回避するため、ミュオン原子（dμまたは tμ）が高温の t または d と衝突する際に核融合反応をおこす過程を採用し、この分子生成過程を経ない飛行中のミュオン触媒核融合(IFμCF)の研究を理論と実験両面から取り組むことで、μCF にブレークスルーを起こすことを狙います。
理論研究では、厳密な量子少数多体系の理論に基づく「非断熱多分岐反応計算法」を開発し、原子核とミュオン原子・分子の両方の自由度を取り込んだ精密計算を行います。IFμCF の核融合反応断面積の他、実験に関係する
様々なミュオン原子過程の計算を、スーパーコンピュータを駆使しておこないます。更にこの計算法は新学術領域内の他の研究の解析にも適用することができる汎用性の高いものです。
実験研究では、IFμCF を実現するため「マッハ衝撃波干渉領域を含むミュ
オン標的（図）」を製作します。この標的は、重水素と三重水素の混合ガスの超音速の気流を衝撃波発生器にあて、衝撃波を生成しす。この衝撃波の重ね合わせにより、準安定で高密度な干渉領域を生成します。新学術領域内で開発された高分解能の X 線検出器等を利用して、IFμCF 過程の中で起こる反応を分析し、理論計算と併せて IFμCF の詳細を明らかにします。

マッハ衝撃波干渉領域を含むミュオン標的

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B03

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班

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介

高偏極ＲＩビームの生成と核・物質科学研究への応用研究代表者 上野 秀樹（理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター）
研究分担者 高峰 愛子（理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター）
山崎 展樹（理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター）
山本 文子（芝浦工業大学）

吉見 彰洋（岡山大学）

研究協力者 田島 美典（理化学研究所 仁科加速器科学研究センター）
市川 雄一（理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター）
佐藤 渉（金沢大学）

西畑 洸希（理化学研究所 仁科加速器科学研究センター）

渡辺 伸（JAXA 宇宙科学研究所）

木野 康志（東北大学 大学院理学研究科）

三宅 康博（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））

原子核のスピンを道具として用いる他分野への応用研究、例えば核磁気共鳴（NMR）法に基づく物質科学研究は今日では不可欠なものとなっています。そこではスピンの方向に偏りが生じている核スピン偏極（以下偏極）状態を実現することが技術的な鍵となります。通常の NMR では、外場を印加することで僅か 0.01% にも満たない偏極核スピンを生成し利用しています。量子ビームを使った物質科学研究として代表的なμSR 法（ミュオンスピン共鳴/
緩和/回転法）では、100% 偏極した正ミュオンビームを直接物質中にドープして、ミュオンのスピン方向に対して非対称に放出されるβ線を測定することで、通常の NMR に比べ 11 桁以上高感度に磁気共鳴を検出できます。これ
らの利点からμSR 法は既に確立した手法として物質科学研究では世界中で広く利用され、数多くの成果を創出しています。
しかしμSR 法は、結晶格子（原子核位置）での局所場やその電気的性質を調べることができないといった弱点があります。しかし、もし同位体の高偏極 RI が生成され不純物として物質中にドープできれば、物質構造を変えずに元素置換が可能な上、電気的局所場をも観測できる可能性があります。この
ため任意の元素に着目した NMR 研究が可能となり、機能性発現機構等の直接解明に向けた新たな物質科学研究を拓けると期待されます。本研究では原子線共鳴法を適用する新規アイデアに基づき「超低速・高偏極 RI ビーム」という新奇量子ビームを実現し（特に高偏極酸素 RI ビーム）、μSR と相補的な役割を果たすβ線検出型 NMR 法による新たな物質科学研究を開拓するとともに、偏極 RI ビームと宇宙用検出器を組み合わせた独自の核分光研究を実施します。

本研究で開発される核スピンの向きが揃った「偏極 RI ビーム」生成装置の概念図

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C01

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宇宙硬エックス線・ガンマ線検出
テクノロジーの異分野への展開

研究代表者 高橋 忠幸（東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU））
研究分担者 武田 伸一郎（東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU））
織田 忠（東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU））
柳下 淳（東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU））
池田 博一（JAXA 宇宙科学研究所）

能町 正治（大阪大学 核物理研究センター）

内山 泰伸（立教大学 理学部）

サンペトラ オルテア（慶應義塾大学 医学部）

研究協力者 渡辺 伸（JAXA 宇宙科学研究所）
中野 隆史（群馬大学 医学部）

佐谷 秀行（慶應義塾大学 医学部）
二宮 和彦（大阪大学 大学院理学研究科）

宇宙観測研究から生まれた X 線・ガンマ線センサー技術、特に本研究班が世界に先駆けて開発した大面積テルル化カドミウム(CdTe)半導体イメージャを用い、本領域を進めるにあたって必要な横断的な検出器開発を行うとともに、様々な応用分野に展開をはかることを目的とします。加速器実験や宇宙観測のために開発された検出器が、医療、生物、物性等の様々な分野で応用されてきたことを改めて認識し、基礎科学と社会への応用の間での技術の循環を加速することで、検出器技術を発展させ、さらに次世代の宇宙観測技術につなげることをめざします。
CdTe 半導体検出器の高度化、システム化と共に、本研究が中心となり、具体的課題として進めるのが、小動物 SPECT 用ガンマ線イメージング装置の開発研究です。これによって、100keV から 600keV までの連続エネルギー範囲
で数 100μm 以下の画像分解能を持ち、かつ複数核種からのラインガンマ線を分離し、それらのガンマ線を同時に観測できるスペクトル性能を持ったイメージャを実現します。負ミュオンを用いた元素分析などの領域内の計画研究に応用すると同時に、腫瘍内のがん細胞の性質や多様性を研究するための生体内ガンマ線 3D イメージング装置を開発します。また、医学研究者と共同で、がん幹細胞を標的とする放射性プローブの研究を行い、医学研究を開始する予定です。

本計画研究が開発を行う、がん幹細胞を標的としたイメージング技術の概念図。生体内のがん幹細胞（赤で表示）の分布を可視化し、その増加・減衰をモニターするために、宇宙ガンマ線検出器技術を応用した高解像度のガ
ンマ線 3D イメージング装置と、がん幹細胞に特異的に集まる放射性プローブ (RI
Probe) の研究開発を行う。

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C02

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最先端負ミュオンビーム開発

研究代表者 三宅 康博（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
研究分担者 永谷 幸則（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
Patrick Strasser（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
研究協力者 下村 浩一郎（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
河村 成肇（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
山崎 高幸（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
竹下 聡史（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
反保 元伸（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所（KEK-IMSS））
石田 勝彦（理化学研究所 仁科加速器科学研究センター）
梅垣 いづみ（豊田中央研究所）

二宮 和彦（大阪大学 大学院理学研究科）

上野 秀樹（理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター）
能町 正治（大阪大学 核物理研究センター）

負ミュオンが物質中の原子に捕獲される際には、ミュオン特性Ｘ線が 100％の確率で放出され、しかもそのエネルギーは電子の特性 X 線に比べ 200 倍も高く検出が容易です。水素やリチウムのような軽元素、あるいは生体の主要な構成要素である炭素・水素・窒素・酸素を高い感度で検出できます。 例えば、急速凍結した生物試料の表面を削りながら観察することにより、生体を構成する元素・同位体・化学結合の 3 次元分布を網羅的にナノ分解能で再構成でき、生物分野にまさに革命的な分析手段を提供します。
本計画ではミュオン触媒核融合反応をビームの冷却手段として利用し、ナノスケール径まで収束可能な超低速負ミュオンビームを開発し、収束負ミュ
オンビームの走査により、物質表面の元素分布・同位体分布や化学結合分布を、非破壊、極めて高い感度、３次元、かつナノスケール分解能で可視化する
革命的な分析顕微鏡となる世界で初めての走査負ミ
ュオン顕微鏡の創出を目的とします。
並行して、本研究では、本領域研究の基盤となる
J-PARC ミュオン実験施設の、すでに世界最高強度を達成している負ミュオンのビームラインの高度化、運動量のオンラインモニタと自動調整プログラ
ムによる強収束化を行います。同時に A01 班、B01
班、B02 班を中心とした負ミュオンの研究開発を推進する研究環境を整えます。

装置構成の概念図

研 究

会

報

告

若手ハードウェア研究会 (2019 年 3 月７-8 日)

大阪大学豊中キャンパス (理学研究科 E 棟 E210 講義室)において２日間にわたって、本研究領域に関連して、量子ビームを用いた様々な研究に使われる検出器開発に携わる大学院生、学部生が、研究成果を発表し、情報交換、知識の幅を広げることを目的とする研究会を開催しました。十分な時間をとって、小型コンピュータ
Raspberry Pi を使った FPGA のレクチャーと実習を実施しました。また、横断的な研究の芽が育つことを期待して、様々な分野の若手大学院生の研究発表を行いました。
狭い分野での発表ではありえない様々な質疑応答がかわされ、活気に満ちた研究会になりました。
メイン講師: 能町正治教授(阪大) より

昨年 7 月にケープタウンで行なった IEEE NPSS International School for Real Time
Systems で使った教材をもとに信号とコンピューターのインターフェースの実習をおこないました。短時間の実習であったため、あとで自分で実習を行うことができるよ
うになることを目標としました。これが理解のきっかけとなればと思います。
XXXXXXXXX
早川亮太氏(首都大・宇宙物理実験 D1)の感想
今回の若手ハードウェア研究会では、検出器の開発やその利用を中心に、分野にXXXX関わらず様々な発表を聞くことができた。若手中心の研究会ということで、ポスドクの発表者すらいない特殊な研究会であったが、それ故に他分野に関する発表においても質問や議論を行いやすく、学会や他の研究会よりも活発な議論を行うことができたように思う。特に、自分の属する分野外の参加者との議論では、自分が普段用いている超伝導を用いた検出器のデータ解析や運用に関して全く新しいアイデアを得ることができ、これからの自分の研究や、検出器開発について有意義な議論を行えた。これは、同年代の若手研究者同士であったからこそできたことだと思う。
また、FPGA の講習会では FPGA の基本的な事項から実際のボードを使った実践的な演習までを行うことで、今まであやふやだった FPGA についてさらに知識を深めることができた。今回の若手ハードウェア研究会のように、分野を広く横断して同年代と議論をする機会は滅多になく、今回の研究会で得られた知見や新しいアイデアを、今後の自分の研究に活かせるよう、これからも努力していきたい。

“Interdisciplinary Approach of applying Cutting-edge Technologies at thefrontier of Cancer Research” 国際ワークショップ（2019 年３月 2７-28 日）

急速に進展する現代のがん研究で明らかになってきた、がん根治に向けた巨大な壁を乗り越えるためには、サイエンスの新しいアプローチが必要です。世界中から分野の垣根を超えて研究者が結束し、医薬理工協奏のネットワークを形成することが、強力な推進力となることは間違いありません。今回、本学術領域研究が、東京大学カブリ IPMU と大阪大学放射線科
学基盤機構とともに、“Interdisciplinary Approach of applying
Cutting-edge Technologies at the frontier of Cancer Research(INTERACT2019)” と銘打った国際ワークショップを主催しました。2019
年 3 月 27-28 日に大阪大学中之島センターにて開催した第一回目のワーク
ショップには、医学、生物、化学、物理、工学、薬学など多彩なサイエンスの分野から総勢 70 人もの研究者が集いました。C01 班からは、慶應大学医学部の佐谷秀行教授と、東京大学カブリ IPMU の武田伸一郎特任助教が招待講演を行いました。佐谷教授は、がんの破壊について、最新のがん研究に基づいた細胞レベルの視点から解説を始め、がん幹細胞とその子孫細胞を破壊する、新しい治療手法・技術の必要性について強調しました。武
田特任助教は、高エネルギー宇宙物理学実験に端を発する最先端のガンマ線センサ技術を、医療イメージングの分野へと持ち込み活用するというカ
ブリ IPMU の研究活動を紹介し、超高空間分解能 3D イメージング装置の開発と、国立がんセンターで実施したマウスを用いたイメージング実験の成果を発表しました。粒子加速器はがん治療と放射性医薬品の製造について重要な役割を果たしています。本ワークショップでは新しいα線治療の実現を目的としたサイクロトロンを用いたアスタチン 211 の製造についての発表も行われました。
プログラムなどの詳細は https://sites.google.com/view/iafcr-2019 をご覧下さい。本ワークショップは、年 1 回の定期開催へと発展させることが決定
し、次回は 2020 年にフランスにて開催の予定です。

“Interdisciplinary Approach of applying Cutting-edge Technologies at thefrontier of Cancer Research(INTERACT2019)”国際ワークショップの参加者たち。
医学、生物、化学、物理、工学、薬学など多彩なサイエンスの分野から総勢 70 人もの研究者が集いました。

新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」
キックオフシンポジウム (2018 年 12 月１７­１８日)

今年度より発足した新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」のキックオフシンポジウムを平成 30 年 12
月 17-18 日に東北大学大学院理学研究科合同 C 棟 青葉サイエンスホール
にて開催しました。総括班と 7 の計画研究班で構成される本領域の関係者
総勢 80 人が一同に会しました。宇宙・原子核・高エネルギー光子・原子
分子・ミュオン・検出器・生体イメージングと多岐にわたるテーマの計 39
講演が行われ、分野を超えた活発な議論が執り行われました。各研究計画班の連携を深めるとともに、共同研究の裾野を広げるためにも非常に有意義なシンポジウムとなりました。

新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」キックオフシンポジウムの参加者集合写真。多様な舞台で活躍する研究者グループがそれぞれの知見を持ち寄り、活発な議論を交わしました。

J-PARC 負ミュオン実験のための基礎理論および元素分析への応用に関する研究会(2019 年 4 月 18 日)

KEK@J-PARC 東海キャンパス (東海 1 号館 1F 116 号室)において、JPARC での大強度負ミュオンビームを用いた、ミュオン X 線エネルギーの精密測定による QED 検証などの基礎物理への展開、さらにその元素分析などへの応用に関する研究会を開催しました。理論的研究の現状や新しいアイデア、応用への期待、さらに理論研究者と実験グループ相互の情報交換によって理解を深めることを目的としました。招待講演者としてフランス及びドイツからの３名の理論研究者に加えて国内外の基礎物理に関係する研究者や元素分析の専門家、さらに実際の J-PARC での実験関係者が集って議論しました。開催日は A02 班の J-PARC での実験の前日でもあり、40 名を超える研究者が参加しました。実際の実験の直前に基礎物理理論と元素分析という関係が深いながらも異分野の研究者が集まるという、通常ではなかなか実現しない研究交流が実現しました。

活

動

報

告

第一回総括班会議 開催
in 東京大学 カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU)
日経産業新聞掲載
宇宙観測検出器の医学研究への応用とともに本領域発足について

第二回総括班会議 開催 in J-PARC（テレビ会議）
本領域共催「第一回量子イメージング研究会」開催
In 京都大学
第三回総括班会議 開催（テレビ会議）
第一回領域横断セミナー 開催（A02 主催）
第四回総括班会議 開催（テレビ会議）
第五回総括班会議 開催（テレビ会議）
第二回領域横断セミナー 開催（A02 主催）
本領域キックオフシンポジウム および 第六回拡大総括班会議
in 東北大学

å開催

第七回総括班会議 開催（テレビ会議）
本領域主催 「若手ハードウェア研究会」
in 大阪大学豊中キャンパス
第八回総括班会議 開催 in 大阪大学 中之島センター（テレビ会議）
本領域主催 “Interdisciplinary Approach of applying Cutting-edge
Technologies at the frontier of Cancer Research” 国際ワークショップ 開催
日経産業新聞掲載

ミュオン核融合について（B02、C02 班の紹介）

本領域主催「J-PARC 負ミュオン実験のための基礎理論および元素分析への応用に関する研究会」開催 in J-PARC
第九回総括班会議 開催（テレビ会議）
第十回総括班会議 開催（テレビ会議）

公

所 属

募

中村 信行

金沢大学・数物科学系

藤本 龍一

理研・開拓研究本部

久間 晋

東北大学・電子光

石川 貴嗣

東北大学・理学系

本多 良太郎東北大学・理学系

中村 智樹

日本原子力研髭本 亘

大阪大学・理学系

三原 基嗣

東京大学・理学系

小高 裕和

高エネ加速器研・素粒子研

中村 浩二

センター

択 課 題

研究代表者

電気通信大学・ILS

理研・生命機能科学研究

研 究 採

水間 広

東京大学・Kavli IPMU

梅田 泉

高エネ加速器研・物質構研

山崎 高幸

東北大学・学際科学

木村 智樹

電気通信大学・情報理工

小林 義男

JAXA 宇宙科学研

福家 英之

株式会社豊田中央研究所

梅垣 いづみ研 究 課 題先端的宇宙Ｘ線検出器で迫る多価重イオンの量子電磁力学
中性粒子計測における超伝導転移端検出器の安定動作に向けた基盤構築
精密Ｘ線検出器が実現する宇宙化学反応研究の新展開
仮想光子を使った nn 散乱長の精密測定による荷電対称性の破れの研究
ラムダ陽子散乱実験実現のためのデータストリーミング型ＭＰＰ
Ｃ読み出し回路の開発
小惑星探査機はやぶさ２の回収試料のミューオンによる炭素質物
質分析法の確立
強相関電子系における負ミュオン捕獲過程でみる電子多体効果
電池材料研究のための高偏極放射性リチウム及び酸素同位体ビー
ム開発
多重散乱コンプトンカメラの実現による宇宙ＭｅＶガンマ線感度の向上と医療への展開
医療機器ＴＯＦ−ＰＥＴに用いる半導体検出器の開発
高性能ＳＰＥＣＴを用いた中枢リンパ系ドレナージの循環動態イ
メージング法の開発
超高分解能／多核種同時測定インビボイメージングを可能にする
分子プローブの開発
負ミュオンマイクロビーム生成のためのフラットトップ高周波加速空洞の開発惑星量子ビームとミュオン分析の連携で迫る氷天体物質の合成と蓄積
フッ化物イオン電池材料のイオン伝導性の研究
エキゾチック原子法を用いた宇宙観測およびその応用による新機軸ミュオン特性Ｘ線元素分析イメージングによる価数・電子状態の可視化
次号のニュースレターでは各公募研究内容を紹介します。

編 集 後 記
本新学術領域「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」のニュースレター第一号が完成しました。ご多用の中、ご寄稿下さった皆様に厚く御礼を申し上げます。今後のニュースレターでは研究会報告だけでなく、各研究施設紹介、研究成果、公募研究紹介、若手研究者の紹介などをお届けする予定です。
本ニュースレターに関して掲載希望、ご意見などありましたら 高峰 icot@riken.jp までご連絡下さい。
領域代表： 高橋 忠幸 東京大学 国際高等研究所 カブリ数物宇宙研究機構（Kavli IPMU）
編集： 上野 秀樹 理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター
高峰 愛子 理化学研究所 開拓研究本部／仁科加速器科学研究センター
領域ウェブページ: https://member.ipmu.jp/SpaceTech̲to̲QuantumBeam/