立教大学
理学部物理学科
大学院理学研究科物理学専攻

研究案内 2013立教大学理学部物理学科の構成
立教大学理学部物理学科には 3 つの研究室があります。素粒子論と宇宙物理学の理論を研究する理論物
理学研究室、原子核・原子を研究する原子核・放射線物理学研究室、宇宙と地球を研究する宇宙地球系物理学研究室です。主な研究対象が素粒子・原子核と宇宙・地球に、研究手法が理論と実験・観測に大別されているというわけです。この冊子では、物理学科構成メンバーの研究を紹介します。

理論物理学研究室

原子核・放射線物理学

宇宙地球系物理学

研究室

研究室

理論物理学研究室
江口徹

原田知広

田中秀和

小林努

矢彦沢茂明

疋田泰章

前田秀基

原子核・放射線物理学研究室
小泉哲夫

栗田和好

立花隆行

家城和夫

村田次郎

榎園昭智

平山孝人

洞口拓磨

宇宙地球系物理学研究室
北本俊二

亀田真吾

実験技術員

田口真

星野晶夫

須賀一治

内山泰伸

鈴木秀彦

理論物理学研究室

江口徹

超弦理論とブラックホール

特任教授
数理物理学研究センター長
居室

4 号館 3 階 4319

最近の論文・著書等

専門分野

素粒子論・数理物理学

・T.Eguchi,H.Ooguri and Y.Tachikawa,“Notes on the K3 surface and the Mathieu Group M24”,

研究テーマ
・超弦理論 , 超対称ゲージ理論 , ブラックホール

Exper.Math.20:91-96,20112013 年度担当科目

・T.Eguchi and K. Hikami,

数理物理特論 1, 量子場特論“Note on Twisted Elliptic Genus of K3 Surface”,

オフィスアワー

月曜 14:00–16:00

Phys.Lett.B694:446-455,2011

私は超弦理論の力学や超対称ゲージ理論の厳密解など素粒子の基礎理論を主要が出来るためです。このため理論の BPS 状態の構造を調べる事は重要な問題となな研究テーマとしていますが、これらの研究を通じて宇宙の創成やブラックホー

ります。私は２年程前に K3 曲面とよばれる空間上にコンパクト化した弦理論をルの謎などを解明する事が長期的な研究目標です。我々は一体どこから来たのか、調べてその BPS 状態がある特別な離散群（マシュー群）の対称性を持つという不ブラックホールの中では一体何が起きているのか、これらは最も難しい現代物理

思議な事実に気づきました。これはいわば最も小さなブラックホールの持つ対称学の難問ですが、超弦理論はこの１０数年程の発展でこうした問題にある程度答性に相当しますが、大きなブラックホールの持つ対称性がどうなるかはまだ分かえることができるようになってきました。特に、ある種の（超対称性を持つ）ブ

りません。こうした問題を調べるには、数理物理的な手法が役に立つ場合が多く、

ラックホールに関してはその量子状態を数え上げることによって、ホーキングら

12 年度から始まった数理物理センターの活動が大いに助けになるものと期待してが予想したブラックホールのエントロピーの値を導出することが出来るようにないます。

りました。これは、BPS 状態と呼ばれるブラックホールが持つ特定の状態が、超対称性によって理論の変形から守られるためその数が不変に留まり、正確な計算田中秀和 素粒子反応の理論的研究
教授

居室

4 号館 3 階 4324

最近の論文・著書等

専門分野

素粒子物理学・Separation of the chiral and deconfiment phase transition in
curved space-time

研究テーマ
・高エネルギー素粒子反応の理論的研究

S. Sasagawa and H. Tanaka, Prog. Theor. Phys.128 (2012),・クォーク・グルーオン系の物理

pp.925-939

2013 年度担当科目

・Constraints on the charged scalar effects using the forward-

理論物理学講究 2/5, 波動と量子 , 量子場理論 , 素粒子特論など
オフィスアワー

水曜４限 / アカデミックアドバイザー

2 年生

backward asymmetry on B → D（＊）τντ
Y. Sakaki and H. Tanaka, Phys. Rev. D87(2013), 054002
・Minimal Doubling Fermion and Hermiticity
S. Kamata and H.Tanaka, PTEP 2013 (2013), 023B05 他

物質の基本構造について現時点までに分かってきたことは、「物質はクォークとレプトンで出来ており、それらの間の相互作用はゲージ粒子とよばれる粒子によって媒介されている」という物質像です。

P

これは「素粒子の標準理論」とよばれ、物質や宇宙の現象を理解するための最も基礎となる理論体系の一つです。

g

しかし、標準理論が物質の究極の姿を全て説明してくれるわけではなく、もっと深いレベルでの構造の反映であろうと考えられています。

t

例えば、素粒子の質量の起源と考えられているヒッグス機

構や素粒子の世代についても多くの不明な点が残されています。

もし、ヒッグス機構が正しいとすt

ると、ヒッグス粒子が存在するはずですが、２０１２年７月にＣＥＲＮのＬＨＣ加速器でヒッグス粒
子らしき粒子が発見されたとの報告がありました。

g

現在、この粒子が標準理論で期待される粒子かH
t

どうかの検証が行われています。
この様な物質構造の研究は、理論的な研究と実験的な検証とによって進められています。

理論的Pな研究としては、素粒子の標準理論が成立する起因をより深く理解するための統一理論の構築の試みなどと共に、複雑な素粒子反応がどこまで標準理論によって説明可能かを探る試みが挙げられます。
素粒子の標準理論の枠組みは、学部 4 年次生でも（ちゃんと勉強すれば）理解できる体系であり、この分野は卒業研究で取り組むことも可能です。

陽子と陽子の衝突におけるヒッグス粒子 (H) 生成過程の一例

矢彦沢茂明 超弦理論・M 理論の構築
教授

居室

4 号館 3 階 4333 号室

最近の論文・著書等

専門分野

素粒子理論物理学

・"Information metric from a linear sigma model"

研究テーマ

U. Miyamoto and S. Yahikozawa, Phys. Rev. E85 051133 (2012)

・超弦理論と重力・"Lowe Energy Action of "Covariant" Superstring Field Theory"

・行列理論と D インスタントン

Y. Chizaki and S. Yahikozawa, International Journal of Modern Physics A (2011)

・情報の場の理論

幅広い物理全体の理解をすることは大切です。素粒子論とは物質を構成している基本粒子とその相互作用及び時空・宇宙の構造を研究する学問分野です。
広い意味では、素粒子論は今までに知られた個々の自然法則や原理を、現在未解決な問題を手がかりにして、より簡潔な形で理解することを目指しています。
ベータ崩壊に代表されるような弱い相互作用、ハドロンを構成しているクォー
クやグルーオンの強い相互作用、一般相対性理論によって記述される重力、そして電磁気力、これら四つの力と物質を統一的に記述する理論として、現在最も有望な理論が「超弦理論・M 理論」です。この理論の素朴な見方は、まず振動している弦を考えて、その各振動モードを「素粒子」とみなし、次にそれが分裂したり結合したりする過程を考えることです。この見方からゲージ場や重力場の導出などの重要な性質が導けます。近年、双対性、Ｄブレイン、行列模型、時空の非可換性等をキーワードとして少しずつ「超弦理論」に進展が見られ、私も非摂動論的な「超弦理論」の定式化に大いに興味をもって研究しています。素粒子論を契機として、物性論、宇宙論、ブラックホールの物理、数理
物理、統計物理、情報理論 ... 等にも興味を持っています。今までに、超弦理論
以外にも、膜の理論、位相場の理論、超流体中の量子渦、宇宙紐のダイナミクス、Ｄインスタントン、時空の特異点、情報計量等々も研究してきましたが、それらはいずれも深いところで「超弦理論」と結びついています。

原田知広 一般相対論とその宇宙物理学・宇宙論への応用
准教授

居室

4 号館 3 階 4331

専門分野

宇宙物理学

研究テーマ
・重力崩壊 , 自己相似解 , 時空特異点 , ブラックホール物理学 , 重力波2013 年度担当科目
物理数学 1,  物理入門ゼミナール , 理論物理学講究 1,  重力特論など
オフィスアワー

水曜 4 限 / アカデミックアドバイザー

3 年生

最近の論文・著書等
・H. Nemoto, U. Miyamoto, T. Harada and T. Kokubu, "Escape of superheavy and highly
energetic particles produced by particle collisions near maximally charged black holes",
accepted for publication in Physical Review D, arXiv:1212.6701 [gr-qc] 他

一般相対論に代表される重力法則は、宇宙の誕生間際から現在そして未来への進化を記述し、原子核程度の高密度物質からなる中性子星の重力を記述し、光さえも出られないブラックホールの構造を記述し、さらに時空のゆがみの伝播としての重力波を記述します。一般相対論は、時空の曲率と物質場の関係式によって時空の動力学を与えます。一般相対論は、単に理論的に美しいだけでなく、重力法則をきわめて精密に記述することが実証されており、宇宙論・宇宙物理学の様々な極限的な状況において非常におもしろい応用を持っています。最近の観測技術の進展は、宇宙が現在加速膨張していることを発見しました
し、近い将来には重力波の直接検出が可能となるでしょう。さらに、他の物理学や数学と関連した幅広い研究がなされています。
また、ワームホールやタイムマシンなど空想科学的対象を物理学として扱うこともできます。そうした様々な研究が有機的に結びついた総体が、Einstein が提案した重力理論を踏まえつつそれを遙かに超えた、現代の「一般相対論」分野として認識されています。
ここ数年、私は近極限回転ブラックホール近傍での粒子衝突における重心系エネルギーの非有界性に関する研究を行ってきました。最近、極限ブラックホールの新しい不安定性が見つかったり、回転ブラックホールの超放射不安定性がふたたび注目されるなど、関連した動きがあります。また、観測的探査を念頭に置いたワームホールの現象論的研究も行ってきました。こ
近極限回転ブラックホール付近で衝突

れからは、宇宙初期に形成される原始ブラックホールの形成条件を再検討したいと思っています。
私の研究室では、一般相対論・相対論的宇宙物理学・宇宙論全般に広く興味を持って研究を行っています。卒業研究生・大する二粒子。各々の粒子のエネルギー

学院生は、一般相対論を基礎として、ブラックホール物理学・重力崩壊・時空特異点・自己相似解・ワームホール・拡張重力は有界でも二粒子の重心系エネルギー

理論・原始ブラックホール・重力波・量子宇宙論など多彩なテーマの中から、相談の上でテーマを設定し研究を進めています。

は際限なく大きくなれる。

小林努 宇宙論 – 宇宙進化史の理論的研究
准教授
居室

4 号館 3 階 4328

最近の論文・著書等

専門分野

宇宙論・一般相対論・宇宙物理学

・"Testing general scalar-tensor gravity and massive gravity

研究テーマ

with cluster lensing," T. Narikawa, T. Kobayashi, D. Yamauchi,

・インフレーションなど初期宇宙の物理

and R. Saito, accepted for publication in Phys. Rev. D,・ダークエネルギー・一般相対論の拡張

arXiv:1302.2311 [astro-ph.CO]

2013 年度担当科目

・ "Nonlinear superhorizon curvature perturbation in generic
single-field inflation, "Y. Takamizu and T. Kobayashi, accepted

統計力学 1/2, 理論物理学講究 3, 宇宙物理特論 1 など
オフィスアワー

水曜 4 限 / アカデミックアドバイザー

宇宙はどのようにして始まったのか？
からできているのか？

3 年生

for publication in PTEP, arXiv:1301.2370 [gr-qc] 他

宇宙は何

マは、宇宙全体のような大スケールを支配する重力の理論は、そもそも本

宇宙はどのように進化して当に一般相対論なのか？ という問いに拡がっていきます。私は、一般相

現在の姿になったのか？

物質の起源は？

私が専対論を超えて拡張された重力理論を宇宙論的・天文学的な観測、あるいは門とする宇宙論は、このような根源的な問いに物理

重力波観測などによって検証することは可能か、というような研究もおこ学の言葉で答えることを目指している研究分野です。

なっています。

私は、特に初期宇宙の物理過程に興味を持って研究しています。初期宇宙には、インフレーションと呼ばれる急激な加速膨張期があったことが確実視されています。これによりビッグ
バン宇宙論の諸問題が解決されますし、星や銀河などの構造の「種」となる初期揺らぎを生成することもできるのです。しかし、何がインフレーションを引き起こしたのか、その具体的機構の特定には未だいたっていません。超弦理論など素粒子論と初期宇宙の物理とのつながりも重要で興味深い研究テーマです。各々の初期宇宙シナリオに特有の痕跡をマイクロ波
背景放射の温度揺らぎや重力波などに見出すことで、初期宇宙の物理を探り、検証につなげる、といったことを紙と鉛筆 ( と時々コンピュータ ) でやっています。
宇宙の加速膨張とダークエネルギーも、私が興味を持っている研究テーマのひとつです。
Ia 型超新星の観測によって現在の宇宙が加速膨張していることが明らかになり、その発見に対し 2011 年にノーベル物理学賞が与えられました。これは、現在の宇宙のエネルギー密度の大部分が正体不明のダークエネルギーなるもので占められていることを示唆します。なにものかわからない「なにか」がある、ということだけが分かっているのです。この研究テー

ホワイトボードの前で一般相対論について議論する卒研生たち疋田泰章 超弦理論とゲージ・重力対応
助教

居室

4 号館 3 階 4326

最近の論文・著書等

専門分野

素粒子論・超弦理論

・日本物理学会誌 2013 年 6 月号

研究テーマ

「高いスピンのゲージ理論による AdS/CFT 対応の理解に向けて」

・重力の効果の強い背景における超弦理論

・“Higher spin AdS_3 supergravity and its dual CFT,”・ゲージ・重力対応の検証と応用

T. Creutzig, Y. Hikida and P. B. Ronne, JHEP02(2012)109

2013 年度担当科目
量子力学 1/2, 物理学演習 2/3, 物理ゼミナール , コンピュータ実験 1
オフィスアワー

金曜昼休み

ブラックホール内部や宇宙初期では、量子重力の効果が無視できなくなります。今のところ、量子重力を自己矛盾なく記述できる理論として、超弦理論が有力な候補となっています。超弦理論は「点」のかわりに、一次元空間方向に広がった「ひも」を基本要素とします。ひもには様々な振動モードがあり、一つ一つのモードが異なる粒子に対応します。超弦理論は数学的に複雑な理論であるため、物理的に意味のある情報を取り出すのが難しいのが現状です。重力の効果の強い背景における超弦理論の解析を通して、量子重力の性質をつかみたいというのが私の研究目標です。
最近では、超弦理論における双対性の理解が進んできました。互いに双対の理論においては、一見全く異なるように見えても、実は同じ理論を別の見方をしているにすぎません。特に注目を集めているのは、重力を含まない理論（主にゲージ理論）と、超弦理論を含む重力理論との双対性で、ゲージ・重力対応と呼ばれています。ゲージ・重力対応では、片方の理論で取り扱いの難しい領域が、双対な理論では解析の容易な領域に対応することがあります。この性質を利用して、ゲージ理論の強く結合した領域を、重力理論の取り扱いやすい領域で解析するという研究が多くなされています。また、ゲージ理論は重力の理論と比べるときちんと定義されているため、ゲージ理論を用いて量子重力の理解を得るという方向がより重要だと考えています。ゲージ・重力対応自体も推測の域を脱していなく、まだまだ検証の必要超弦理論では「点」のかわりに「ひも」を基本要素としなものとなっています。私は、ゲージ・重力対応の検証と応用両方の側面で研究を進めて行く予定です。

て考えます。ひもには様々な振動モードがあり、一つ一つのモードが異なる粒子に対応します。

前田秀基 宇宙を理解する鍵、重力助教
居室

4 号館 3 階 4326

最近の論文・著書等

専門分野

重力、宇宙論、宇宙物理学

・Hideki Maeda

研究テーマ"Gauss-Bonnet braneworld redux: A novel scenario for the・重力の理論的研究とその宇宙論・宇宙物理学への応用

bouncing universe",

2013 年度担当科目

Physical Review D85, 124012 (2012)

物理学演習 1/4, コンピューター実験 , 流体力学 , 物理数学 2

・Gabor Kunstatter, Tim Taves, Hideki Maeda

オフィスアワー

金曜昼休み"Geometrodynamics of spherically symmetric Lovelock gravity",
Classical and Quantum Gravity 29, 092001 (2012) 他

日常にある最もありふれた力、重力が私の研究対象です。驚くべ
きことにそんな身近な重力は、自然界において因果律に影響を及ぼすただひとつの力です。重力理論は 20 世紀初めにアインシュタイ
ンの一般相対性理論に到達し、時間と空間は時空という概念に統一され、重力は時空の歪みと理解されました。この革命によって長い間与えられた前提に過ぎなかった時空、そして我々の宇宙そのものが物理学の研究対象になったのです。戒めを解かれた重力は宇宙のダイナミクスを支配し、またブラックホールという概念を生み出しました。そして一般相対論を基礎として宇宙論は古代の支弁的なものから物理学になり、現代の観測技術の急速の進歩によりついに精密科学になりました。
現在、インフレーション・ビッグバン膨張宇宙シナリオは宇宙論のパラダイムになっています。しかしそれでもなお現在の宇宙の加速膨張を引き起こすダークエネルギーや初期特異点の問題など未解決問
題は残されており、さらには時空の四次元性の起源といった根源的問題も重力物理学の範疇にあります。
私は大きな視野ではこれらのような基本的問題に取り組んでいます。その解決には重力の本質に対するより深い理解が必要であり、それがブラックホールを研究する一つの理由になっています。ブラックホー
ルという時空の配位は純粋に重力のみで構成可能であり、重力の本質がその性質の中に投影されていると考えられるためです。
一方で一般相対論では時空の歪みが極限にまで大きくなるブラックホールの内部深くや宇宙の極初期を正しく記述することができず、宇宙の全てを正しく記述するには重力の量子論が必要になることもわ
かっています。時空そのものを量子化する量子重力理論における時間・空間といった基本的概念は、現在我々が持っている古典的なものとはまったく異なるはずであり、それを理解したとき私たちの宇宙に対する理解は飛躍的に前進するでしょう。

原子核・放射線物理学研究室

小泉哲夫 低エネルギー領域の原子分子衝突実験
教授
居室

13 号館 6 階 C609

最近の論文・著書等

専門分野

原子分子衝突実験

・Mobilities of Li+-attached Butanol Isomers in He Gas,

研究テーマ

K. Takahashi, K. Saito, T. Koizumi, S. Matoba, T. M. Kojima, H.

・イオン移動度によるイオンの構造分離

Tanuma, and H. Shiromaru, J.  Chem. Phys. (2013) submitted.

・多価イオンと原子分子の反応

・Transfer ionization processes in charge transfer reactions

2013 年度担当科目

between slow-moving highly charged ions and atoms,

基礎物理実験 , 物理入門ゼミナール , 理学とキャリア

Nakajima, and Tetsuo Koizumi,  Physica Scripta (2013) in press.

オフィスアワー

火曜 3 限 / アカデミックアドバイザー

2 年生

・Absolute Detection Efficiency of a High-Sensitivity Microchannel
Plate with Tapered Pores,
S. Matoba, R. Takahashi, C. Io, T. Koizumi and H. Shiromaru,

我々の世界は原子分子からできています。世の中で起こる様々な現象もミクロにみれ

Jpn J.  Appl. Phys. 50 (2011)  112201.

ば、原子や分子がお互いに接近してきて相互作用を起こすということの積み重ねです。
この様な一つ一つの原子分子の “ 衝突 ” 過程を素過程といいますが、原子衝突の研究とは素過程を通して世の中で起こっていることを理解しようとするものといえるでしょう。
原子衝突の研究で取り扱う衝突エネルギーは上は数 MeV から、下は熱エネルギー領域までと非常に広い範囲にわたっています。対象となる粒子も、電子・光子・原子・分子・
それらのイオンと多彩です。これらの粒子が衝突すると相手から電子を奪ってしまうとか、相手とくっついてしまうとか、実に様々な現象が起こります。これは我々の世界の多様性を反映しているのですが、この多様性が原子衝突研究の魅力の一つでしょう。
さらに原子衝突の研究成果は広い分野に応用されています。宇宙空間での分子形成、
核融合プラズマ、レーザー発振、化学反応、生体への放射線作用などの分野で原子衝突のデータが必要とされています。我々はその中でも低エネルギー領域（数十 meV 〜数keV）でのイオンと原子・分子・クラスターとの衝突過程に興味を持って実験を行っています。この領域は物理と化学の境界領域といえるでしょう。最近では、分子の構造異性体（分子式が同じでも構造が異なる分子）をイオン移動度の精密測定で分離できることを示しました。低エネルギー原子衝突の実験は比較的小型の装置で行えるものが多く、学部４年や修士課程の学生でも、実験の全体を把握でき、中心になって実験を進めることが可能です。研究に興味のある方の参加を 期待しています。

Yusuke13 号館 C609 にあるイオン移動度実験装置

家城和夫 安定線から離れた原子核の物理教授

居室

4 号館 1 階 4140

最近の論文・著書等

専門分野

原子核物理学・Observation of new microsecond isomers among fission products from in-flight fission

研究テーマ

of 345・中性子過剰核の構造・反応

D.Kameda, T.Kubo, T.Ohnishi

・宇宙における元素合成過程

・Resonance states in 27P using Coulomb dissociation and their effect on the stellar

2013 年度担当科目

reaction 26Si(p, γ ) 27P

現代物理学序論 , 原子核概論など

Y.Togano, T.Gomi, T.Motobayashi

オフィスアワー

MeV/nucleon 238U
et al.

Phys.Rev. C 86, 054319 (2012)

et al.

Phys.

Rev. C 84, 035808 (2011)

火曜昼休み

物質の世界は分子－原子－原子核－核子－クォークという階層性をもっており、それぞれの階層に多様性があります。陽子と中性子の多体系としての原子核は現
在では 6000 ～ 7000 種類あるとされていますが、そのうち安定なものは 250 種
類ほどしかなく、大部分はβ崩壊やα崩壊ですぐに壊れてしまう不安定な原子核です。最近、加速器を用いて人工的に不安定原子核をビームの形で作り出し、その性質を調べるという手法が使えるようになり、安定核で知られていた性質とはかなり異なった様相が徐々に明らかになってきています。日本でも不安定核研究のための強力な実験施設（RIBF 理化学研究所）が稼動を始めており、原子核物理の一つのフロンティアとして新しい同位元素の発見などの大きな進展が期待されています。
不安定原子核には中性子数が陽子数に比べて多い核が多く存在し、ハロー構造など特異な構造をもつことがわかってきています。また、宇宙のなかで重い元素がどのようにつくられてきたかを調べる上では、このような中性子が過剰な原子

核図表の一部（存在が確認されている原子核の分布。横軸；中性子数、縦軸：
陽子数） 128Pd をはじめ 45 種類の原子核が最近の RIBF の実験で発見された。

核が重要な役割を果たしています。これらの核は反応で中性子を放出して壊れやすいので、このような原子核の性質を調べるためには中性子測定が一つの鍵となりますが、電荷をもたない中性子の精密な検出にはいろいろな工夫が必要です。我々はこれまで米国のミシガン州立大学で Neutron Wall と呼ばれる大型の中性子検出器を国際協力で建設し実験してきました。現在は、更に高性能な 3 次元位置検出の中性子検出器、γ線検出器の開発を目指して研究を進めています。

平山孝人 表面における電子的励起・崩壊過程の実験的研究
教授

居室

13 号館 6 階 C609

最近の論文・著書等

専門分野

表面物理学・原子分子物理学

・希ガス固体におけるイオン衝撃脱離，

研究テーマ

立花隆行，平山孝人，日本物理学会誌 67, (2012) 767-71.

・希ガスクラスターの電子的励起過程の観測

・Temperature effect of metastable atom desorption

・希ガス固体における電子遷移誘起脱離過程の実験的研究

from solid Ne by low-energy electron impact,2013 年度担当科目

H. Kato, T. Tachibana and T. Hirayama, Low Temperature

原子分子物理学 , 物理計測論 , 物理学実験 1, 物理入門ゼミナール
オフィスアワー

火曜２限 / アカデミックアドバイザー

Physics 38, (2012) 755. 他

３年生

私は以前からさまざまな様態の希ガスを対象とし報から，固体表面においてどのような励起過程やその崩壊過程が起きていた研究を行ってきました。希ガス原子は「不活性ガス」

るのか，また固体からどのような過程を経て粒子が飛び出してくるのかをと呼ばれることが示す通り，それ自身単体で安定に存知ることができます。

在する単原子分子です。希ガス原子中の電子は許されている全ての軌道を占めていて，他の原子などと結合するための余っている手（結合手）を持たず，原子や固体といった全く違う様態でもその電子的性質はかなり似通っている事が知られています。そのため，原子数が最小の極限である
孤立した原子，および最大の極限である固体，またその中間であるクラスター（有限個の原子が集まった粒子）という３つの状態を「電子的励起過程」という一つのキーワードで統一的に理解することが可能であると考えています。
私の研究室では，希ガスクラスター・希ガス固体の二つの相について電子的励起過程がどのように起こるのか，また励起状態がどのように移り変わっていくのかを明らかにするための実験的研究を行っています。原子が数十個〜数千個集まった粒子であるクラスターに電子を衝突させ，跳ね返ってきた電子のエネルギーを測定することで，クラスター中でどのような励起過程が起きたのかを知ることができます。このような測定をクラスターの原子数（サイズ）を変えて行なうことで，たかだか 100 個程度の原子しかない粒子でも「固体」の性

レーザープラズマ真空紫外光源の発光の様子。銅表面に高強度レーザーを質を示すことが明らかになりました。また希ガスの固体表面に低エネルギーの電子・光・イ

集光して照射することにより，3 - 100 nm の広い波長範囲の光を生成する

オンを入射することによって飛び出してくる（脱離）粒子の持つ質量やエネルギーなどの情ことができる。

栗田和好 究極の物質の探求
教授

居室

13 号館地階 CB05

最近の論文・著書等

専門分野

原子核実験

・Novel Internal Target for Electron Scattering off Unstable

研究テーマ

Nuclei , M. Wakasugi, K. Kuritaet al. Phys. Rev. Lett. 100,・不安定核構造

164801 (2008)

・QCD 物理・First demonstration of electron scattering using a novel

2013 年度担当科目

target developed for short-lived nuclei ,T. Suda, K. Kuritaet

物理入門ゼミナール , 物理の学び方 , 物理学実験 2, 原子核特論など

al., Phys. Rev. Lett. 102, 102501 (2009)

オフィスアワー

金曜４限 ( 前 ), 月曜３限 ( 後 )アカデミックアドバイザー

1 年生

現在の宇宙に分布する元素の存在比がどのようにして作り出されてきたのかは完全に理解されてはいない。この元素合成のプロセスをより深く理解するのには様々な原子核同士の反応断面積を正確に測定する必要がある。我々はまた、連携大学院を結んでいる理化学研究所とともに同研究所の不安定核ビームを用いた反応実験を行っている。理化学研究所は世界でも有数の不安定核ビームを用いた実験が可能な研究所である。とくに、我々がこれまで開発してきた SCRIT 法は不安定核を浮遊ターゲットとして電子散乱実験を世界で初めて可能にする手法で、この手法を用いて不安定核内部の構造の探求が１－２年のうちに開始される予定である。修士、博士論文を書くトピックとしては格好のテーマであり、研究者を目指す学生の皆さんの参加を大いに歓迎する。なお、学部４年生の理化学研究所での実験参加も可能である。
我々はまた、PHENIX 実験に参加して宇宙初期の物質状態であったと考えられ
る QGP 生成の可否と陽子スピン構造の解明に力を注いでいる。その目的はハドロンとその間に働く強い相互作用の基礎理論である量子色力学（QCD）を通して宇宙の成り立ちを理解することである。

蓄積電子ビームによる３次元イオントラップの模式図。ビーム軸方向は円筒型
電極電位が、それと垂直な方向には負のクーロンポテンしゃシャルが、閉じ込めに寄与する。

村田次郎 時空対称性の精密検証
教授

居室

13 号館 6 階 C607

最近の論文・著書等

専門分野

原子核・素粒子物理学

・「『余剰次元』と逆二乗則の破れ」：講談社ブルーバックス

研究テーマ

・日経サイエンス 2013 年 1 月号「余剰次元を探る」

・基本相互作用のもつ対称性の研究・標準模型を超える物理の探索

・Newton 2013 年 7 月号「『見えない次元』を探し出せ！」

・近距離での重力の研究・余剰空間次元の探索

・Muons : New Research (NOVA Science Publishers)

2013 年度担当科目
コンピュータ実験 1/2, 原子核物理学 , 放射線計測特論など
オフィスアワー

金曜昼休み / アカデミックアドバイザー

1 年生「時間と空間」、そして「物質と力」という物理学の究極の性質を明らかにする事を目標に、実験的な研究を行っています。時間反転対称性の破れ探索実験と、余剰次元の探索実験という、私たち自身が発明した装置を用いる事で他人には真似の出来ない研究を進めています。
巨大加速器実験による探索は高エネルギー化によって信号を増幅する正攻法ですが、私たちは小さな信号を超精密計測によって小さいまま雑音から見つける、アイデア勝負の小規模実験での挑戦を行っています。時間反転対称性はノーベル賞を獲得した小林・益川模型によってわずかな破れが予言されていますが、その破れではこの宇宙に物質に比べて反物質が非常に少ない説明が出来ません。私たちは、この矛盾を解決しうる、超対称性理論などが予言する大きな時間反転対称性の破れの探索を、カナダのバンクーバーにある TRIUMF 研究所にて世界最高精度で進めています。
「時間に特別な向きがあるかどうか」という問いに対して、最も厳しい答えを持っているのは我が研究室なのです。
一方、画像処理技術を駆使する事で物体の位置をピコ精度で観測する技術を開発し、それを用いた独自の方法で我々の 4 次元時空を超える、超弦理論などが要求する一方で実験的には未発見の、余剰次元の存在を重力の逆二乗則の検証という方法で探索しています。これまでに最近距離での等価原理の検証
や新しい測定原理の開発に成功した他、時間反転の装置を応用した新たな実験で、時空の歪みを利用した原子核スケールでの逆二乗則の検証をなんと卒研生が世界で初めて成功させました。新しく、面白い事は何でも挑戦する、そんな研究室で世界を舞台に楽しく研究しています！

カナダ・TRIUMF 研究所での時間反転対称性の破れ
探索実験 (2012 年 )洞口拓磨 医学物理学
特任准教授

居室

12 号館 2 階 B219 / 13 号館 6 階 C605

専門分野

医学物理学・原子核物理学・放射線生物論・放射線計測学

研究テーマ
・放射線治療における原子核反応データ測定・物理学に基づいた放射線生物学効果の研究
2013 年度担当科目
前期課程輪講 , 後期課程特別研究オフィスアワー

水曜 2 限近年、陽子線や炭素線を用いた粒子線治療と呼ばれる高精度放射線がん治療が非立教大学では、がんプロフェッショナル養成基盤推進プランの元、医学物理教育に常に注目を浴びています。そのような急速に進歩する先進医療の現場では、新しい力を注いできました。私の研究室は、理学部物理学科を土台とする医学物理研究室と技術への対応が急務であり、物理学の素養を持ったより汎用性の高い医学物理士としては全国に例はありません。社会に貢献するという視点が、単に応用という言葉でいう新しい職種が極めて重要視されるようになってきました。基礎科学出身者の経は片づけられないほどの基礎科学の積み重ねを要求しているという事実を医学物理学

験を活かした明確な社会貢献という意味でも、新しいキャリアパスとして広く認知の研究を通して示して行くことが目標です。

されてきています。
医学物理学は、医学と物理の融合のように捉えられるかもしれませんが、放射線が生物に与える影響は、放射線の入射に始まる物理過程から化学過程・生化学過程・生物過程を経て、ようやく臨床的な影響を垣間見ることができます。このように医学物理学を学習・研究するためには、実に多くの学問分野にまたがった広い視野と深い知識が必要です。一方で、従来の領域だけに偏らず医学というキーワードの元に新しい研究領域を構築していくことを両立しなければなりません。
私の研究室では、医学物理学の観点から放射線生物作用の実験的・理論的理解や粒子線治療に直結した原子核反応データ測定を中心に、基礎物理学的手法によって研究を展開しています。放射線はがん治療や診断に利用される一方、放射線による被ばくはがん誘発の可能性を持っています。放射線の生物作用は基本的に同じはずであり、物理学のような基礎科学の公平な視点から首尾一貫したメカニズムを解明することも医学物理学の役目です。また、研究活動を通して、医学物理士として医療現場で活躍するための教育も行っています。

立花隆行 固体表面上における脱離ダイナミックス
助教

居室

13 号館 6 階 C606

最近の論文・著書等

専門分野

表面物理，原子分子物理・希ガス固体におけるイオン衝撃脱離研究テーマ

立花隆行，平山孝人，日本物理学会誌 67, (2012) 767

・陽電子消滅誘起イオン脱離・Temperature effect of metastable atom desorption from solid Ne by low-・レーザープラズマ光源を用いた光励起脱離，他

energy electron impact

2013 年度担当科目

H. Kato et al., Low Temperature Physics 38, (2012) 949

物理学実験 1，理科実験

・An energy-tunable positronium beam produced using the

オフィスアワー

木曜昼休み

photodetachment of the positronium negative ion
K. Michishio et al., Appl. Phys. Lett. 100, (2012) 254102-1

電子、光子、イオンなどのビームを固体試料に照射すると、多様な形でエネ
ルギーの移行が起こる結果として、表面を構成する原子や分子が真空中に放出（脱離）します。この現象は、ビームと固体の相互作用に現れる最も単純な表面反応であり、その素過程を理解することは，固体表面上の動的応答のメカニ
ズムを解明する上で重要です。現在，凝縮性固体を試料として，その表面で起こる脱離現象を様々な角度から観察し、ビーム照射から脱離に至るまでの過程を詳しく調べています。
最近は、陽電子と固体表面との相互作用にも興味を持っています。陽電子は電子の反粒子であり、質量や電荷の絶対値などの物理量は電子と同じですが、電子とは逆の正の電荷をもっています。さらに，陽電子が電子と衝突すると、その電子とともに消滅（対消滅）してしまうことがあります。そのため、陽電子を固体に打ち込むと、試料表面には対消滅特有の電子的励起やイオン化状態が形成すると考えられていますが、詳しいことはよくわかっていません。対消滅に誘起されるイオン脱離の観測をおこない、その脱離機構の理解を通じて、対消滅が表面に及ぼす影響を明らかにすることを試みています。

開発した陽電子消滅誘起イオン脱離装置

榎園昭智 原子核反応を用いた宇宙初期の探索
助教

居室

13 号館 6 階 C606

最近の論文・著書等

専門分野

原子核物理

・“Charged kaon interferometric probes of space-time evolution in
Au+Au collisions at √ sNN = 200 GeV”

研究テーマ
・高エネルギー原子核衝突事象（QGP）の研究

S. Afanasiev et al., Phys. Rev. Lett. 103, 142301 (2009)・短寿命不安定原子核の電荷密度分布の精密測定・“Source breakup dynamics in Au+Au Collisions at √ sNN = 200 GeV via

2013 年度担当科目

three-dimensional two-pion source imaging”

物理学実験 1，理科実験

S. Afanasiev et al., Phys. Rev. Lett. 100, 232301 (2008)

オフィスアワー

木曜昼休み

ビックバンで始まった宇宙がどの様に発展し、物質を形成して現在の宇宙・銀河を形作ったか？この疑問に答えるためには宇宙初期に存在したと考えられている素粒子だけの世界・クオーク・グルーオンプラズマ (QGP) の研究が欠かせません。私たちの研究室では米国ブルックヘブン国立研究所にある相対論的重イオン加速器を用いた PHENIX 実験に参加し、高エネルギー原子核
衝突から生み出される約４兆度にも達する QGP の研究を行なっています。原
子核衝突で出来る QGP の大きさはフェムトスケール（１兆分の１ミリ！）なので普通の観測手法では到底測定は不可能ですが、衝突から放出される同種二粒子の量子統計的な干渉効果を観測することでフェムトスケールの測定が可能となり、私達は更にこの測定量をイメージング解析することで QGP のより詳細な時間・空間の描像を観測することに成功しました。さらに私たちの研究室では理化学研究所において不安的核電子散乱実験 SCRIT に参加し、短寿命不安定原子核の電荷分布を世界で初めて測定することに取り組んでいます。これは宇宙発展の過程でより大きな原子核がどの様に形成されていったかを知るための非常に有用な見知となります。２０１３年度には電子スペク
トロメーターの設置が完了し、本格的な実験データ取得・解析が開始されます。

SCRIT 実験で用いるドリフトチェンバー

宇宙地球系物理学研究室

北本俊二 X 線で宇宙を解明
教授

居室

13 号館 6 階 C613

最近の論文・著書等

専門分野

X 線天文学 •X 線観測装置の開発

・X-Ray Eclipse Diagnosis of the Evolving Mass Loss in the
Recurrent Nova U Scorpii 2010

研究テーマ
・X 線天体の観測、X 線干渉計 • 能動光学 X 線望遠鏡の開発

Takei, D.; Drake, J. J.; Tsujimoto, M.; Ness, J.-U.; Osborne, J. P.;

2013 年度担当科目

Starrfield, S.; Kitamoto, S., 2013, ApJ, 769, L4-8

電磁気学 1/2, 物理学実験 2, 宇宙地球系物理学講究 1 など
オフィスアワー

金曜 3 限 / アカデミックアドバイザー

・Self-Charge-Filling (SCF) Effect of Suzaku XIS
2 年生

Todoroki, Shotaro; Kitamoto, Shunji; Yoshida, Yuki; Murakami,
Hiroshi, 2012, PASJ, 64, 101-106 他

O 型や B 型といった早期型星が，予想外に X 線で明るい天体である事が発見さし干渉させた場合、干渉の度合いは、２箇所の鏡の間隔と天体の見かけの大きさにれたのは 1982 の事です。それ以降、観測が進むとともに、理論的な X 線放射機構

より決められます。従って X 線干渉計は普通の意味での撮像はできませんが、天体も研究されてきました。2000 年代に入り早期型星のいくつかから、再び予想外にの大きさや大雑把な形状を測定する事ができます。X 線干渉計を天体観測に応用しも数百から１キロガウスという表面磁場が検出されました。今、早期型星の X 線放ようとしているのは、今では世界中で我々だけです。そして、夢は世界に先駆けて射機構と磁場の関係を明らかにする事は，謎解き問題として大変興味ある問題です。

X 線干渉計を実現しブラックホールの大きさを測定する事です。

そして、その結果は、星の進化あるいは内部構造の考え方にも影響を与えるかもしれません。我々は、たくさんの早期型星の X 線エネルギースペクトルを観測調査する事で、磁場との関係を明らかにしようとしています。
X 線望遠鏡の技術は進み、1999 年に米国のチャンドラ衛星が打ち上げられるに至り、0.5 秒角の角度分解能を達成しました。そして、可視光の望遠鏡の分解能と肩を並べる事ができました。しかしながら、同口径の望遠鏡では、可視光に比べてX 線は遥かに高い理論的な角度分解能（回折限界）を持つことができます。しかし、現実的には、技術的に大変難しく、未だ誰も達し得ていません。我々は、二つの方法で、高い分解能を持つ X 線望遠鏡の開発に挑戦しています。一つは、能動光学を用いる方法です。これは、「すばる望遠鏡」等用いられている技術で、鏡の形状をコンピューターで制御することで、高い分解能を達成しようとする技術です。もう一つは、X 線干渉計です。天体からのある波長の X 線を２箇所の鏡で受け止め合成

X 線ビームスプリッターの特性測定の実験。X 線干渉計では X 線ビームスプリッターを使用する。その反射率や透過率を測定するために、高エネルギー加速器研究機構
で実験している。

田口真 光で探る惑星大気
教授
居室

13 号館 6 階 C603

最近の論文・著書等

専門分野

惑星大気物理学・Taguchi, M. et al., Characteristic features in Venus'
nightside cloud-top temperature obtained by Akatsuki/LIR,

研究テーマ
・惑星大気ダイナミクスの研究

Icarus, 219, 502-509, 10.1016/j.icarus.2012.01.024, 2012.

・惑星探査用光学センサー、気球搭載望遠鏡の開発

・Taguchi, M. et al., A balloon-borne telescope developed

2013 年度担当科目

for remote sensing of planets from the polar stratosphere,

力学１, 基礎物理学演習１, 宇宙地球系物理学講究 7 など
オフィスアワー

JAXA-RR-09-007, 53-72, 2010.

火曜昼休み / アカデミックアドバイザー

1 年生

地球の大気中には様々な発光現象が起こっています。地球以外の惑星の大気にはまだ私たちが知らない現象も多くあることでしょう。光は障害物がない限り光速で進み続け、遠く離れた場所に発光源の情報を届けてくれます。私たちの研究室では光を使った惑星大気の研究を進めています。2010 年に打ち上げられた金星探査機「あかつき」には私たちの研究室で開発された赤外カメラが搭載されています。「あかつき」
は 2015 年末の金星周回軌道再投入を目指して、順調に惑星間空間を航行しています。
惑星の大気にもオーロラや、大気中の化学反応によって発生する微弱な光（大気光）や、雷放電による光など地球大気と同じような発光現象があります。しかし、惑星は遠く離れているので、詳しく調べるた
めには大型望遠鏡を使うか、探査機を飛ばして惑星に近づかなければなりません。また、微弱な光をとらえるためには、明るい光学系とデジカメに使われているものより格段に高感度の CCD や光電子増倍管といった光検出器が必要になります。それらの光学技術を結集して、私たちは気球を使い地球の成層圏に望遠鏡を浮かべて惑星大気の観測をする、言わば空に浮かぶ天文台の開発を進めています。今年の 6 月に北海道で２回目の気球実験に臨む予定です。
北極や南極で見られるオーロラは言葉で言い表せないほど美しく神秘的な発光現象です。オーロラや大気光には、それらが生じる場所の物理状態に関する情報が含まれています。私たちの研究室では、高性能干渉計を使った超高層大気の風速や温度の観測、北海道でまれに出現する低緯度オーロラの観測、立教大学キャンパスや立川市にある国立極地研究所における夜間大気光の撮像・分光観測によって、地球の超高層大気や磁気圏の研究を行っています。
宇宙や自然が好きな人、惑星探査機に自分の観測装置を載せてみたい人、南極に行ってみたい人、是非

北海道 JAXA 大樹航空宇宙実験場にて。

私たちの研究室をのぞきに来てください。

内山泰伸

実験準備が整った気球搭載望遠鏡「風神」。2012 年 8 月、

X 線ガンマ線で探る宇宙の高エネルギー現象

准教授

居室

4 号館 2 階 4203

最近の論文・著書等

専門分野

高エネルギー天文学・"Detection of the Characteristic Pion-Decay Signature

研究テーマ

in Supernova Remnants" The Fermi-LAT Collaboration (Y.

・宇宙線の起源の探求

Uchiyama as a corresponding author), Science 339, 807,・超新星残骸の研究

2013

2013 年度担当科目

・"Fermi-LAT Discovery of GeV Gamma-ray Emission from

宇宙地球系物理学講究 9, 高エネルギー宇宙物理学特 , 情報処理など
オフィスアワー

金曜昼休み

宇宙のどこかで超高エネルギーに加速された粒子

the Vicinity of SNR W44" Y. Uchiyama, S. Funk, H. Katagiri,
et al. ApJ 749, L35, 2012に参画するなど、ガンマ線観測と並行して X 線観測によって高エネルギーが地球に降り注ぎ、「宇宙線」として観測されてい粒子加速現象を探求することも行っています。

ます。1912 年の宇宙線の発見以来、その起源は長宇宙は驚異的な高エネルギー現象に満ちていて、私たちに様々な謎を提示

い間、議論の的になってきましたが、まだ決着のつかない問題です。最近では、宇宙線

しています。謎解きに興味がある方は私の研究室の扉を叩いてください。

陽電子が 10 ギガ電子ボルト以上の高エネルギーで余剰に存在することがわかり、暗黒物質との関わりが注目されています。 また、ブラックホールから射出される相対論的ジェットでは、宇宙線のような高エネルギー粒子が重要な役割を果たしていますが、その生成機構はよくわかっていません。私は宇宙の様々な天体において観測される高エネ
ルギー粒子の加速・生成に興味を持って研究を進めています。
現在は国際フェルミ研究チームの一員としてフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡を用いた超新星残骸の研究に重点を置いています。超新星残骸の衝撃波は、最も有力な銀河宇宙線の起源として注目されている天体です。衝撃波統計加速 ( フェルミ一次加速 ) というメカニズムによって、ベキ関数型のエネルギースペクトルを持つ高エネルギー粒子が加速されると考えられています。フェルミ加速は宇宙で普遍的な重要性をもち、その機序を理解する上で、超新星残骸は最も良い実験場であると私は考えています。最近の主要成果としては、超新星残骸からのパイ中間子崩壊ガンマ線の証拠を得たことがあげられ、この研究成果は米国サイエンス誌に掲載されました。
また、日本が主導する次期国際 X 線衛星 ASTRO-H(2015 年に打ち上げ予定 ) の開発

Tycho の超新星残骸の多波長画像。青い領域で超高エネルギー粒子が加速されている。

亀田真吾 地球から惑星系へ
准教授

居室

13 号館 6 階 C602

最近の論文・著書等

専門分野

惑星物理学

・( 特許 ) K-Ar 年代測定装置及び方法 特願 2012-126314
・Milillo, A., Fujimoto, M., Kallio, E., Kameda, S., ( 他 19

研究テーマ
・水星大気の研究 ( 探査計画への参加、地上観測の実施 )名 ), The BepiColombo mission: an outstanding tool for・月惑星着陸機搭載用元素分析器 LIBS の開発

investigating the Hermean environment, Planetary Space

・小惑星探査機はやぶさ 2 搭載カメラの開発

and Science, 58, 40-60., 20102013 年度担当科目

  ・Kameda, S., I. Yoshikawa, M. Kagitani, and S. Okano

力学 2, 基礎物理学演習 2, 理科実験 ( 物理 ), 宇宙地球系物理概論など
オフィスアワー

水曜 5 限 / アカデミックアドバイザー

1 年生(2009), Interplanetary dust distribution and temporalvariability of Mercury's atmospheric Na, Geophys. Res.
Lett., 36, L15201, doi:10.1029/2009GL

太陽系には 8 つの惑星があります。その中でも水星、金星、火星、木星、土星は、発見者が記録に残っていないほどの昔にその存在を確認されています。20 世紀後半か

039036.

が困難な惑星着陸機に必要な装置です。この観測器を月や火星着陸機に搭載したいと考えています。

ら多くの探査機が打上げられ、これらの惑星に到達し多くの情報が得られてきました。

昨年度から参加し始めたはやぶさ２計画を含め、多くの探査計画は国際協

しかし、水星周回軌道投入に成功したのは 2011 年 3 月のことなのです。水星は、地力によって進められる大きな計画であり、自分自身を試すチャンスです。意

球と太陽の距離の 1/3 のところまで太陽に近づくため、地球に比べ太陽光強度が 10

欲のある方の参加を期待しています。

倍程度になります。ここで受ける熱に耐えられる探査機を作ることは簡単ではありません。
現在、日本とヨーロッパが協力し、水星探査計画を進めています。私の研究グルー
プはこの計画の中で大気光観測器を担当しています。水星大気の成因については 20
年以上議論が続いています。太陽光、太陽風、微小隕石の衝突によって地表から物質が放出されることで大気が形成されると考えられていますが、観測された量、分布を説明することはできていません。私達は地球からでも観測できる大気中のナトリウムに注目し、岡山天体物理観測所やハワイ・ハレアカラ観測所で水星ナトリウム大気光の観測に取り組んでいます（図参照）また、惑星表面の元素組成分析器 LIBS の検討を行なっています。惑星の組成は惑星形成過程を考えるためには欠かせない情報となります。検討中の観測器では、パルスレーザを岩石に照射しプラズマ発光を分析することで元素組成を知ることができます。光を使うため対象から離れていてもよく、移動

水星ナトリウム大気分布

左が太陽方向太陽光圧によって大気が反太陽方向に伸びている

星野晶夫 X 線天文学：銀河団ガスの観測的研究
助教

居室

13 号館 6 階 C606

最近の論文・著書等

専門分野

X 線天文学・低温検出器開発

・“Development of Adiabatic Demagnetization refrigerator for X-ray
Microcalorimeter Operation", A.Hoshino et al. , J. Low Temp. Phys. 167 , 3-4, 554-

研究テーマ
・X 線による銀河団の観測的研究

560 (2012).

・低温検出器を用いた計測システム開発

・“X-Ray temperature and Mass Measurements to the Virial Radius of Abell 1413

2013 年度担当科目

with Suzaku",

基礎物理実験

A. Hoshino, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 62 , 371-389 (2010).

オフィスアワー

火曜 10:30–12:00

今日の宇宙に見られる大規模構造は、主にシミュレー
ション計算により、宇宙誕生初期に存在したわずかな密度
ゆらぎが元になって、ダークマターやガスが重力収縮、衝突、合体を繰り返しながら、１３７億年という途方もなく長い時間をかけて形成されてきたと考えられています。一方、中高温銀河間物質と呼ばれる 10 万
〜 100 万度の温度をもつ物質の 6 〜 8 割近い大部分が、宇宙の大規模構造に沿って分布していると予想されていますが、未だ存在が確認されていません。このような、宇宙の大規模構造形成史を観測的に解明することは、現代の観測天文学に課せられた最も基本的な課題の一つになっています。
宇宙最大の自己重力系である銀河団の中心部は、大規模構造のなかでも最も物質密度が高く
1000 万度近い高温ガスで満たされて強く X 線を放射し、これまで詳しく観測されてきましたが、質量としては銀河団全体の半分にもなりません。宇宙の大規模構造という観点ではむしろ、質量の大半を占め、さらには大規模構造と接続する銀河団外縁部は、ガスが落ち込みながら成長を続けている構造進化の最前線であり、銀河団ガスの加熱過程をさぐる上でもっとも重要な場所です。そこ
で私は、銀河団外縁部の物質の分布と物理状態、特にフィラメント構造からガスが銀河団に落ち込
んで加熱される様子を観測的に明らかにするということを目的として日本の X 線天文衛星「すざく」
を用いた観測的研究をすすめてきました。
現在は、日本で打ち上げを予定している「ASTRO-H」衛星による宇宙観測実現のため開発に参加しながら、本学では次世代の X 線検出器を用いた地上での分光システムを構築して分光観測の新領域を開拓することを目指しています。

銀河団 Abell 1413 の X 線イメージ緑色の円は銀河団の中心からおよ
そ 300 万光年の距離にある銀河団の ” 端 ”。宇宙の大規模構造との接続点として注目している。

鈴木秀彦

光を使った超高層大気ダイナミクスの研究

助教

居室

13 号館 6 階 C606

最近の論文・著書等

専門分野

大気物理学

・Suzuki, H., et al., Inertia-gravity wave in the polar mesopause region inferred

研究テーマ

from successive images of a meteor train, J. Geophys. Res. Atmos., 118 (2013)

・大気発光現象・Suzuki H. and A. Yamamoto, Variation of spectral radiance of the zenith sky（大気光、オーロラ、超高層大気に発生する雲）

during the annular eclipse on May 21, 2012, Earth, Moon, and Planets, (2013)2013 年度担当科目

・山本達之，鈴木秀彦，南極観測における分光学の活用，分光研究，（2013）

基礎物理実験 , 物理学実験 2
オフィスアワー

木曜昼休み

地上からの光学的手法（高感度カメラ、分光器、ライダー）を用いた地球高層大気の研究を行っています。研究キーワード
は大気光、オーロラ、超高層の雲などで、大気の発光現象を主な研究対象にしています。これまで南極昭和基地で稼働中のライダーシステム（レーザーを用いたレーダー）や大気光用分光計などの開発に携わってきました。最近は高度 85 ｋｍ付近で大気が極低温（～ 140K 以下）になると発生する極中間圏雲（PMC）という現象に興味があります。この雲は、高緯度の中間圏界面領域の温度が、140K 以下の極低温になると発生することが知られており、特に夏季の極域で発生する現象です。この雲は大気中の水蒸気が凝結した氷粒であり、可視光を散乱するほどの大きさまで成長した雲粒は、薄明時の太陽光を散乱し、夜光雲として視認されることもあります。衛星観測による全球観測によれば、その発生規模や消長は、
全休規模の超高層大気のダイナミクスに敏感に対応していることが明らかになりつつあります。 そのため、極中間圏雲は、超高層大気環境を読み解くためのシグナルとして注目されており、その動態と背景大気パラメーターの関係を詳細に研究することの重要性が認識されています。特に近年、極中
間圏雲と密接な関係があるとされている極域夏季中間圏エコー（PMSE) が北海道の稚内などの中高緯度帯でも観測されており、その発生緯度の低下傾向は、地球高層大気の寒冷化などの可能性も含め活発な議論が行われています。今年度はこの雲を南極で観測するために、第 55 次日本南極地域観測隊（2013-2014）に夏隊員として参加する予定です。オーロラや雲の動き、大気光が照らし出す大気の複雑な挙動など、興味は尽きません。光を使って遠くの物理を知るリモートセンシングや南極観測に2012 年 6 月に北海道の名寄市にて実施した PMC のライ

興味のある方は、いつでも話を聞きに来てください。

ダー観測の様子須賀一治 自分達で運転する加速器を使った研究実験
実験技術員

居室

4 号館 1 階 4137

専門分野

加速器の管理・運転

研究テーマ
・実験・測定機器の開発・保守
・放射線管理2013 年度担当科目
基礎物理実験 , 理科実験 ( 物理実験 )● Cockcroft-Walton 型 荷電粒子加速装置 ( 加速器 )４号館に『加速器』があります。 稼動している装置としては理学部内で、そして立教大学内で、Cockcroft-Walton 型 荷電粒子加速装置
イオン源と高圧ターミナル

最大規模の実験装置です。 大学院生や卒業研究生も、自分達で加速器を運転制御して実験を行ないます。
◎主な仕様；加速粒子：p, d, He-3, He-4, C,N,O,F,Ne,Si,P,S,Cl,Ar,Kr,Xe。
最大加速電圧：300kV( 重イオン加速 ), 200kV( 中性子発生 )。
ビームライン：0 度 ,40 度 ,90 度の 3 コース。
◎最近の主な実験課題：「GSO Ce シンチレータ－の Proton 発光測定」－大学院研究実験 ( 小泉先生 )「固体金属内の原子核反応」－卒業研究実験 ( 家城先生 )「シリコン検出器の不感層の測定」－卒業研究実験 ( 栗田先生 )「2 次電子放出を用いた重イオンの検出」－卒業研究実験 ( 栗田先生 )など。
◆放射線に関係するので、立入り前に放射線教育講習や特別な健康診断を受けて、許可された者でなければ、加速器の「実験に参加する」事はできませんが、加速器室内・装置の「見学」
は一般の方でも可能です ( 実験していない時に限る )。
見学希望者は申し出て下さい。

同重イオン衝突実験コース

微小反応断面積測定実験コース

立教大学理学部物理学科・大学院理学研究科物理学専攻〒 171-8501

東京都豊島区西池袋 3-34-1

http://www.rikkyo.ac.jp/dept-phys/