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 2019
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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
田中秀和

中山優

原田知広

木村匡志

小林努

初田泰之

原子核・放射線物理学研究室
家城和夫

村田次郎

平山孝人

中野祐司

栗田和好

栂野泰宏

椎名陽子

宇宙地球系物理学研究室

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北本俊二

亀田真吾

田口真

一戸悠人

内山泰伸

福原哲哉

実験技術員

須賀一治

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理論物理学研究室

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• ”Quark mass function at ﬁnite temperature in real-timeformalism”

研究テーマ
・クォーク・グルーオン系の物理• H. Tanaka and S. Sasagawa

2019 年度担当科目• "Schwinger-Dyson Equation in Minkowski Space beyond the

物理学概論、量子場理論、理論物理学講究２、素粒子論など
オフィスアワー

水曜 3 限アカデミックアドバイザー

PTEP

2019 (2019),033B04

IE Approximation", S. Sasagawa and H. Tanaka, PTEP 2017(2017),013B04.

2 年生• "Quark mass function in Minkowski space", H. Tanaka and S.
Sasagawa, PTEP 2017 (2017), 123B02.

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。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

P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tの反映であろうと考えられています。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。素粒子の標準理論が正しいとすると、ヒッt

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が発見さgれました。現在、この粒子の性質について詳細な検証が行われています。

Ht

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や、
宇宙進化との関係を調べる研究などと共に、現在知られている素粒子が自然界で引き起こす現象を理P論的に調べ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。

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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

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原田知広 一般相対論とその宇宙物理学・宇宙論への応用
教授

居室

4 号館 3 階 4331

最近の論文・著書等

専門分野

宇宙物理学

• Ken-ichi Nakao, Chul-Moon Yoo and Tomohiro Harada, ̀̀Gravastar
formation: What can be the evidence of a black hole?,'' Phys. Rev. D 99

研究テーマ

(2019) no.4, 044027.

・ブラックホール物理学 , 重力波 , 原始ブラックホール ,重力崩壊 , 自己相似解 , 時空特異点• Tomohiro Harada, Vitor Cardoso and Daiki Miyata, ̀̀Particle creation in
gravitational collapse to a horizonless compact object,'' Phys. Rev. D 99

2019 年度担当科目(2019) no.4, 044039.

統計力学１、理論物理学講究 1 ( 相対論 )、天体物理学、波動と量子、統計力学２、重力特論など
オフィスアワー• Takafumi Kokubu, Koutaro Kyutoku, Kazunori Kohri and Tomohiro
Harada, ̀̀Eﬀect of Inhomogeneity on Primordial Black Hole Formation

火曜昼休み

アカデミックアドバイザー

in the Matter Dominated Era,'' Phys. Rev. D 98 (2018) no.12, 123024.

3 年生

一般相対論に代表される重力法則は、太陽や地球の重力場はもちろん、宇宙の• Chul-Moon Yoo, Tomohiro Harada and Hirotada Okawa, ̀̀3D

運動方程式を与え、中性子星の強重力場を記述し、光さえも出られないブラック
ホールを予言し、さらに時空のゆがみの伝播としての重力波を予言します。一般

Simulation of Spindle Gravitational Collapse of a Collisionless Particle
System,'' Class. Quant. Grav. 34 (2017), 105010 (17pp).

相対論は、単に理論的に美しいだけでなく、観測事実を極めて精密に説明することが実証されており、宇宙物理学・宇宙論の様々な状況において非常に重要な応用を持っています。最近の観測技術の進展は宇宙が加速膨張していることを発見し、ついに 2016 年 2 月には重力波の直接検出の成功が発表されました。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。ワームホールやタイムマシン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、現代の「一般相対論」分野です。
最近私は宇宙初期に形成される原始ブラックホールの研究を進めてきました。
原始ブラックホールは観測によって初期宇宙を知る手がかりとなる貴重な存在です。私は、重力崩壊に関する知見を駆使してインフレーション起源の密度揺らぎ
によるブラックホール形成を研究しています。これからは重力波宇宙物理学の研究をさらに押し進めようと考えています。
私の研究室では、一般相対論・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・大学院生は、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。

3 次元数値相対論でとらえた紡錘特異点の形成(Yoo, Harada, Okawa (2017) Fig. 3 より）

小林努 宇宙論 : 宇宙進化史の理論的研究
教授
最近の論文・著書等
居室

4 号館 3 階 4328

• 「相対性理論」日本評論社

専門分野

宇宙論・一般相対論・宇宙物理学• 「特異点のない宇宙とその不安定性」

研究テーマ

日本物理学会誌 73(2018)221-226

・インフレーションなど初期宇宙の研究・拡張された重力理論の研究

Aya Iyonaga, Kazufumi Takahashi, Tsutomu Kobayashi

2019 年度担当科目

JCAP 1812 (2018) no.12, 002

宇宙物理概論、理論物理学講究 3( 宇宙物理学 ) など
オフィスアワー• "Extended Cuscuton: Formulation"

月曜２限

アカデミックアドバイザー• "Parity-violating gravity and GW170817"
Atsushi Nishizawa, Tsutomu Kobayashi

４年生

Phys.Rev. D98 (2018) no.12, 124018

宇宙はどのようにして始まったのか？ 宇宙は何からできているのか？ 宇宙はどのよ
うに進化して現在の姿になったのか？

物質の起源は？

私が専門とする宇宙論は、このよ

うな根源的な問いに物理学の言葉で答えることを目指している研究分野です。
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量子論的な過程を通して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。私は、インフレーション

ます。特に最近は、「理論的整合性をもつ最も一般的な高階微分重力のラグランジアンはどのようなものか？」という問題に興味をもって研究しています。
宇宙に関する根源的な疑問を理論物理学の立場から追いかけたい人、紙とペンやコンピュータで計算することが大好きな人はぜひ研究室の扉を叩いてみてください。

宇宙を記述する最も一般的な理論を構築することで、誕生間もない宇宙におけるさまざまな物理現象の解明を進めています。
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、一般相対論
を超えて拡張された重力理論を探求し、その可能性をさまざまな角度から検討・検証してい研究案内2019.indd 4

明らかになりつつある宇宙創生から現在にいたるまでの宇宙進化史

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中山優 場の量子論・超弦理論
准教授
居室

4 号館 3 階 4333

最近の論文・著書等

専門分野

場の量子論・超弦理論• Y. Nakayama "Bootstrapping critical Ising model on threedimensional real projective space,''

研究テーマ
・共形場理論に基づく臨界現象・量子重力理論の理解

Phys. Rev. Lett. 116}, 14, 141602 (2016)• Y. Nakayama and Y. Nomura,2019 年度担当科目
量子力学１, 量子力学２, 数理物理特論１, 素粒子特論２, 理論物理

"Weak gravity conjecture in the AdS/CFT correspondence,''

学講究５, 物理入門ゼミナール , 理論物理学講究５（数理物理学）

Phys. Rev. D 92, no. 12, 126006 (2015)

オフィスアワー

月曜昼休み

アカデミックアドバイザー• Y. Nakayama and H. Ooguri,
3 年生"Bulk Locality and Boundary Creating Operators,"
JHEP 1510, 114 (2015)

ミクロな量子系からマクロな重力理論まで自然界には階層構造が備わっています。一見すると極小の物理と極大の物理にはなんの関係もなさそうです。しかし、現代物理学の柱であるくりこみ群の考え方と量子場の理論と重力理論を統一した量子重力理論、例えば超弦理論によれば、両者は普遍的な性質によって支配されていることがわ
かってきています。この新しい宇宙観は、２０世紀に開発された「臨界現象の普遍性」をさらに推し進めた現代物理学の最先端のテーマになっています。
ここ数年、私の研究テーマの柱の一つは「スケール不変である場の理論は共形変換で不変であるか？」と言う疑問でした。海岸線の形状、ローマンブロッコリー、そして株価の変動。私たちの世界は、拡大・縮小して眺めてもその性質を保ち続ける「スケール不変性」という性質を持った現象で満ち溢れています。スケール不変な相対論的
量子場の理論は「共形不変性」と呼ばれるより大きな対称性を持つと信じられてきました。この信仰は一体正しいのでしょうか？私はこの長年の疑問に、超弦理論に立脚して決着をつけたいと思っています。
スケール不変な理論は共形不変であると認めると、近年開発された「共形ブートストラップ」という強力な手法
によって、３次元の臨界現象をはじめ多くの物理学の難問が「解けて」しまいます。臨界現象は「共形仮説」によって単なる「スケーリング仮説」とは比較にならないくらい強い制限に縛られているのです。私は、この手法によって、QCD やフラストレーションをもった磁性体の相転移、そして、量子スピン系の量子相転移などへ新しい視点
から非摂動論的な知見を与えることに成功しました。今後の課題として、この共形不変性の背後に潜むくりこみ群

スケール対称性と共形対称性の性質を超弦理論の観点から見直すことで、量子重力の根源的な構造を明らかにしたいと思いっています。

木村匡志

一般相対性理論、ブラックホール物理

助教
居室

4 号館 3 階 4326

最近の論文・著書等

専門分野

相対性理論・重力理論• Masashi Kimura, Takahiro Tanaka,

研究テーマ"Stability analysis of black holes by the S-deformation method for・回転ブラックホール近傍での高エネルギー粒子衝突、高次coupled systems", Class.Quant.Grav.36:055005,2019

元ブラックホール、特異点解析、時空の対称性、安定性解析、 • Vitor Cardoso, Masashi Kimura, Andrea Maselli, Leonardo Senatore,
準固有振動、修正重力理論• "Black holes in an Eﬀective Field Theory extension of General
Relativity",

2019 年度担当科目
物理学演習 1、コンピュータ実験 1、流体力学、物理学演習 4、物理数学 2、コンピュータ実験 2
オフィスアワー

水曜昼休み

PRL.121,251105,2018• Vitor Cardoso, Tsuyoshi Houri, Masashi Kimura,"Mass Ladder Operators from Spacetime Conformal Symmetry",
Phys.Rev.D.96,024044,2017

ブラックホールは一般相対性理論によって予言される「一度入ると誰も外に出られない

ルを研究している理由の一つとなります。一般相対性理論でブラックホール

領域」であり、我々の宇宙にブラックホールが存在することは観測からもほぼ確実視され周りの現象を説明できるのか？もしできないなら本当はどういう理論が正しています。私はこのようなブラックホール周辺で起きる現象、あるいはブラックホール時

いのか？といった疑問へ答えようとすることで宇宙を支配する法則へ迫れる

空そのものについての理論研究を行っています。

と期待しています。

一般相対性理論では時空の曲がりとして重力を記述しています。時空の曲がりが小さい
ときはニュートン力学と同じになるので、時空がとても曲がっている領域での現象を調べることで一般相対性理論が正しいのかどうかを検証することができます。
一般相対性理論のすごいところは、その理論を用いて宇宙そのものの時間発展を議論できる点です。重要な予言の一つに宇宙そのものが膨張することがあり、これは観測で確かめられています。膨張する宇宙を過去に遡ると宇宙には始まりがあったハズで、多くの物理学者はその可能性を真剣に考えています。どのようにして宇宙が始まったのかに対して理解を深めることは私が物理を研究する大きな動機になります。
宇宙の初期の現象を調べることで宇宙の初期へ理解を深めようというのが素朴な感覚ですが、一方で、宇宙の初期に重要となる物理法則へ理解を深めることで間接的に宇宙の初期を理解してみようというアプローチも個人的にはアリではないかと考えています。宇宙の初期には、時空はとても曲がっていたと考えられるので、逆に時空がとても曲がっていCardoso, Kimura, Maselli, Senatore, PRL121,251105(2018) における有効場理論的る領域の現象を調べることで宇宙を支配する法則へ迫れるかもしれません。時空がとてもアプローチによるブラックホールの研究で予言された北半球と南半球で形の異曲がっていることによる典型的な現象がブラックホールなので、これが私がブラックホー

なるブラックホール

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初田泰之

超弦理論の数理的側面

助教

居室

4 号館 3 階 4326

最近の論文・著書等

専門分野

超弦理論 , 超対称ゲージ理論 , 数理物理学• “Calabi-Yau geometry and electrons on 2d lattices,”
Y. Hatsuda, Y. Sugimoto and Z. Xu,

研究テーマ
・ゲージ・重力双対性
・カラビ・ヤウ幾何学の量子可積分系・2 次元電子系への応用
2019 年度担当科目
物理数学 1・3、物理学演習 2・3、コンピュータ実験 1・2
オフィスアワー

木曜 4 限物理学では一見無関係に思われる事柄が、実は深い所で関Phys. Rev. D95 (2017) 8, 086004, [arXiv:1701.01561 [hep-th]].
• “Hofstadter's Butterﬂy in Quantum Geometry,”
Y. Hatsuda, H. Katsura and Y. Tachikawa,
New J. Phys. 18 (2016) 10, 103023, [arXiv:1606.01894 [hep-th]].
• 「位相的弦理論で解く量子可解模型」, 初田泰之 , 日本物理学会誌 71 (2016) 11, 752-756.

係していたということがしばしばあります。このような関係は双対性と呼ばれます。典型例は電磁気学のマクスウェル方
程式における電場と磁場の対称性（電磁双対性）でしょう。
私はこれまで AdS/CFT 対応と呼ばれる超弦理論とゲージ理論の間の双対性についての研究を行いました。特に高い対称性を持つ模型に対して、いくつかの面白い成果をあげることが出来ました。
近年特に興味をもっているテーマは、カラビ・ヤウ多様体と量子可積分系・2 次元電子系との関係についてです。カラビ・ヤウ多様体は超弦理論において中心的な役割を果たす空間ですが、数え上げ
幾何学やミラー対称性を通して数学者にも興味を持たれています。過去の研究で、カラビ・ヤウ多様体の幾何学的不変量が、量子可積分系の固有値問題を解くことに利用できるということを発見しました。このような対応を利用することで、これまで解が知られていなかった数学の問題に対して、超弦理論の観点から解を予想することが可能となりました。
またごく最近の研究では、カラビ・ヤウ多様体が磁場中における 2 次元格子上の電子のスペクトルをも記述することがわかりました。カラビ・ヤウ多様体という高度に数学的な空間が、現実的な電子系を記述し得るという発見は、大変エキサイティングなものです。このような関係は全く予期せぬもので、その背後には何か深い構造が存在することを示唆しているように思われます。今後の研究でそのような構造をより深く理解し、超弦理論の応用の可能性を追い求めていきたいと思っています。
理論物理学の楽しさは、全く自由な発想で、何にも縛られることなく研究を進めていけることだと思います。そのような自由を大切にしながら研究に取り組むことを心掛けています。

研究案内2019.indd 6「ホフスタッターの蝶」と呼ばれる電子のエネルギーバン
ドが、カラビ・ヤウ幾何学にも現れることが分かった。

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原子核・放射線物理学研究室

家城和夫 原子核物理：安定線から離れた核の反応・構造
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• "Measurement of proton-induced target fragmentation crosssections in carbon", Nucl.Phys. A946, 104, (2016)

研究テーマ
・中性子過剰核の構造・反応

K.Matsushita, T.Nishio, S.Tanaka, M.Tsuneda, A.Sugiura and K.Ieki

・宇宙における元素合成過程• "Investigating nuclear shell structure in the vicinity of 78Ni: Low-

2019 年度担当科目

lying excited states in the neutron-rich isotopes 80, 82Zn",

熱力学，解析力学，原子核概論，

Phys.Rev. C 93, 024320 (2016), Y.Shiga, et al.

オフィスアワー

火曜昼休み

アカデミックアドバイザー

2 年生

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ました。日本でも不安定核研究のための強力な実験施設（RIBF 理化学研究所など）で新しい同位元素の発見などの進展があり原子核物理研究の一つのフロンティアとなっています。
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。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 Neutron Wall と呼ばれる大型の中性子検出器を使い元素合成過程や不安定核構造等に関わる実験研究を行ってきました。現在は、更に高性能な 3 次元位置検出の中性子検出器の開発を中心に研究を進めています。

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2019/06/20 15:55

平山孝人 表面物理学：固体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• "Construction of coincidence measurement system of desorbed ions and研究テーマ

scattered projectiles from surfaces of noble gas solids induced by slow

・希ガスクラスターの電子的励起過程の観測

multiply-charged ion impact", H. Sawa, S. Uchida, H. Ueta, and Takato

・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

Hirayama, X-Ray Spectrom. 48, (2019), accepted for publication.

2019 年度担当科目• "New ion desorption mechanism from rare gas solids by multiply

卒業研究、修士論文指導演習（実験）など
オフィスアワー

charged ion impacts", K. Ban, M. Akiwa, H. Ueta, T. Tachibana, and T.

研究休暇中のためなし

アカデミックアドバイザー

Hirayama, Fiz. Nizk. Temp./Low Temp. Phys. 45, (2019) 850.

研究休暇中のためなし• "Development of a UHV-compatible low-energy electron gun using thephotoelectric eﬀect", H. Sawa, M. Anazai, T. Konishi, Takayuki Tachibana,

私は以前からさまざまな様態の希ガスを対象とした研究

and Takato Hirayama, J. Vac. Soc. Jpn. 60, (2017) 467-70.

を行ってきました。希ガス原子は「不活性ガス」と呼ばれることが示す通り，それ自身単体で安定に存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報から，固体表面においてどのようなAr6+ を Ne 固体表面に入射した際の反射イオンの価数スペ
クトル。6 価のイオンが固体表面で電荷交換をして，中性Ar 原子と Ar+ イオンになっていることがわかる。

栗田和好 究極の物質の探求
教授

居室

13 号館地階 CB05

専門分野

原子核実験

• "FRAC: Fringing-RF-ﬁeld-activated dc-to-pulse converter for lowenergy ion beams", M. Wakasugi , M. Togasaki et al.

研究テーマ

Rev. Sci. Instr. 89,(2018)095107・・不安定核構造• "First elastic electron scattering from 132Xe at the SCRIT facility"

・QCD 物理

K. Tsukada, K. Kurita et al., Phys.Rev.Lett. 118 (2017)2019 年度担当科目
力学１, 基礎物理学演習１, ハドロン物理学 , 原子核特論
オフィスアワー

最近の論文・著書等

月曜昼休み

アカデミックアドバイザー• "The SCRIT electron scattering facility project at RIKEN RI beamfactory", T. Ohnishi, K. Kurita et al. Phys. Scripta T166 (2015) 014071

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。我々はそのために、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を世界に先駆けて開始したところである。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をはじめ新たな物理学進展の瞬間に臨みたいと思う人をおおおいに歓迎する。
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。

上：SCRIT 電子散乱実験初の物理結果
下 : イオン照射装置前で集合写真。11

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2019/06/20 15:56

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、重力物理学• ”The MTV experiment: searching for T-violation in polarized Li-8 at
TRIUMF”, Hyperﬁne Interact (2016) 237:125

研究テーマ
・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
・近距離での重力の研究・余剰空間次元の探索• ”A new measurement of electron transverse polarization inpolarized nuclear β -decay”, Modern Physics Letters A Vol. 32, No.
10 (2017)

2019 年度担当科目

1750058

コンピュータ実験 1/2，放射線計測特論，原子核物理学、• 日本経済新聞 2016 年 6 月 5 日朝刊 「５次元世界そこにあるかも」

物理計測論、理学とキャリアなど• Newton 2016 年 1 月号「特集オフィスアワー

金曜昼休み

アカデミックアドバイザー

高次元『特別インタビュー 1』」• コズミックフロント「重力の神秘」NHK-BS 2014 年 11 月
１年生

• ガリレオ X「世界は本当に三次元か？」BS フジ 2013 年 10 月 他「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初めて成功させた他、ミリメー
トルでの余剰次元の存在に対して明確な答えを出すことに成功しました。
現在は、時間反転対称性を前人未到の超高精度で新たに検証し、余剰次元のミクロンスケールでの探索に挑戦しています。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！

大学院生を中心としたカナダでの時間反転対称性の検証実験の研究
チーム

中野祐司 原子分子スケールで探る宇宙
准教授

居室

13 号館 6 階 C609

最近の論文・著書等

専門分野

原子分子物理学• "A cryogenic linear ion trap beamline for providing keV ion
bunches", S. Menk, et al., Rev. Sci. Instr. 89, 113110 (2018).

研究テーマ
・宇宙の物質進化に関する実験的研究• “Design and commissioning of the RIKEN cryogenic electrostatic

・加速器を使った高エネルギー原子物理

ring (RICE)”,2019 年度担当科目(2017).

力学２, 基礎物理学演習２, 原子分子物理学 , 物理入門ゼミナール ,Y. Nakano, et al., Rev. Sci. Instrum. 88, 33110• “ コヒーレント共鳴励起による多価イオンの精密分光 ”

理数教育企画 , 物理学実験（生）・（化）など

中野祐司 , 東俊行 , 原子衝突学会誌 しょうとつ 13, 117 (2016).

火曜昼休み• “Metastable Ar17+ (2s) production by Stark-assisted resonant

オフィスアワー

アカデミックアドバイザー

1 年生

coherent excitation”

Y. Nakano, et al.,J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 48 144026 (2015)
身のまわりの自然現象−その多くは原子や分子を最小単位として引き起こされています。
私たちの体の中では様々な分子がエネルギーをやり取りして形を変えることで生命活動を駆動し，はたまた宇宙の遙か彼方では，漂流する原子・分子が多様な反応を経由し，生まれてくる星や惑星の原子分子組成を決定付けていきます。こういった自然現象の全てを単一の原子・分子レベルで理解することでその本質を捉え，新しいサイエンスに繋がるアイデアや社会への還元，自然法則の解明へと結びつけていくことが，私たちの研究室の挑戦です。
宇宙の誕生から約 38 万年後に水素原子が作られてから星・惑星や生命の誕生に至るまで，
物質はどのように進化してきたのでしょうか。地球や太陽系はどのように生まれ，遠く離れた天体ではいったい何が起こっているのでしょうか。天文観測では「光を見る」ことしかできませんが，実験室では，自らの手で，原子分子スケールで物質を「制御する」，「ぶつける」，「分析する」といったことができます。また，宇宙空間には，地球大気には存在しない分子が数多く存在することが分かっていますが，私たちの研究室では，これらの分子を実験室の真空装置内に生成して実験に用いることができます。生命の材料となるアミノ酸などの分子は宇宙空間で合成されることはあるのでしょうか？最先端のレーザーや質量分析，ビーム制御

宇宙空間で起こる原子分子の反応を再現するための原子ビーム生成装置。

技術などを用いて，宇宙空間における物質の振る舞いや，反応のダイナミクスを原子分子レ

大強度の半導体レーザーアレイによって負イオンビームを中性化する。

ベルで探究しています。

研究案内2019.indd 9

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栂野泰宏

原子核構造から迫る天体での元素合成

助教

居室

4 号館 1 階 4142

専門分野

原子核物理学

研究テーマ
・中性子過剰核の光応答
・間接的手法を用いた天体核反応の研究

最近の論文・著書等• “Skyrme random-phase approximation analysis of low-energy dipole states inoxygen isotopes”, T. Inakura and Y. Togano, Phys. Rev. C 97, 054330 (2018).
• “Single-neutron knockout from 20C and the structure of 19C”, J. W. Hwang, Y.
Togano et al., Phys. Lett. B 769 503 (2017).

2019 年度担当科目
物理学実験 1, 基礎物理学演習 2, 物理学実験 ( 生物 )オフィスアワー

木曜 2 限我々を構成する元素がどこで、どのようにして生まれたのか？という究極的な疑問に迫るための実験的共に用いることが出来る CATANA というガンマ線検出器を建設し、核反応によって荷電粒子や中性子とともに放出されるガンマ線の測定を可能にしました。

研究を行っています。
元素は宇宙初期に生成された水素をもとにして、原子核反応の繰り返しにより、より原子番号が大きいものが作られていっています。鉄より原現在は私達のグループで行った、中性子過剰核の光応答の性質を世界で初めて調べた実験の解析を行うと共に、次世代ガンマ線検出器の建設に向けた基礎研究を行っています。

子番号の小さい元素は、主に恒星中心部で起こる燃焼過程によって水素から生成されることが知られています。一方鉄より原子番号が大きい元素は、超新星爆発や中性子星合体によって生成される可能性が示唆されていますが、その詳細は未だにわかっていません。元素がどのような天体現象で生成されるかを知るには、そこで起こる原子核反応の性質を知る必要があります。また中性子星合体の主役である中性子星は、その名の通り主に中性子からできていますが、その構造を知ることも中性子星合体における元素合成過程のモデル化に欠かせません。
そこで私達のグループではその天体現象で起こる原子核反応の性質を調べるため、地上の加速器を用いて天体内での反応で重要である不安定原子核を生成し、その不安定核が関与す
る反応の性質を実験的に調べています。また中性子数が陽子数より極端に多い原子核の構造を調べることにより、中性子の塊である中性子星の構造を解き明かす研究も行っています。
実験は理化学研究所 RI ビームファクトリーにある SAMURAI という施設で行っています。
SAMURAI は超電導電磁石を用いることによって、原子核反応から生成される荷電粒子や中性子を高効率で測定することを可能にした施設です。私達のグループではこの SAMURAI と理化学研究所の SAMURAI スペクトロメータ。中央左側に見える濃い青のものがSAMURAI 超伝導電磁石でその周辺のものはほぼ全て反応生成物測定のための検出器である。

椎名陽子 分子雲での物質進化における分子構造の影響
助教

居室

13 号館 6 階 C606

最近の論文・著書等

専門分野

原子分子物理学• “Measurement of Auger electrons emitted through Coster‒Kronigtransitions under irradiation of fast C2+ ions”, Y. Shiina et al.,

研究テーマ
・低温移動度分析を用いた異性体を含む反応に関する研究2019 年度担当科目
物理学実験１，物理学実験（化），物理学実験（生）オフィスアワー

水曜昼休み

宇宙の極低温・極低密度条件下での原子分子反応、
特に異性体（構成原子が全く同じで、構造が異なる分子）を含む反応についての実験的研究に取り組んでいます。
現在の宇宙はどのように形成されたのでしょうか？

Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, (2018).
• “Measurement of backward secondary-electron yield under molecularion impact coincident with emerging projectiles”, S. Tomita, Y. Shiina et• al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 354, 109‒111 (2015).
低密度条件下における異性体と水素分子などの反応速度定数の測定を行う計画です。異性体の構造と反応速度の関係から、分子雲における物質進化の過程を探ります。

星間空間の中でも低温で星間ガスや塵が濃い領域（分子雲：温度数 10 K、密度 10~10^6 個 /cm^3 程度）には様々な分子が見つかり、分子雲、天体、
惑星系、ひいては宇宙の成り立ちを知る重要な手がかりとして期待されています。観測技術の発展でより大きな星間分子が発見されるにつれ、それらの分子の異性体に注目が集まっています。
たとえば星間分子としてさまざまなシアノ基（-NC）をもつ化合物が見つかる一方、イソシアノ基（-CN）をもつ化合物は HCN 以外ほぼ見つかっていません。また観測する領域ごとに異性体の存在比が異なるなど、未解明の謎が多く残っています。異性体間の構造の差は、分子雲における物質の進化および星・惑星系の形成過程においてどのように影響しているのでしょう？
これを解明するには、分子雲の極低温・極低密度条件下において、異性体が関わる化学反応の断面積や分岐比を詳細に調べる実験が必要不可欠です。
構成原子が同じで構造だけが異なる異性体は、質量が同じであるため、原子分子分野でよく用いられる電場や磁場を利用した質量分析では分けることができません。そこで、構造によって分子イオンを分別することができる、移動度分析という手法を発展させることで実験を行おうとしています。移動度分析装置を液体窒素温度に冷却することで従来よりも分解能を向上させ、温度可変のイオントラップを組み合わせて特定の異性体を分別・蓄積する装置を開発し、極低温・極

極低温・極低密度条件下における異性体と水素分子などの反応を調べるための移動度分析装置

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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• “Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with
Hitomi”, Hitomi Collaboration,... Kitamoto, S. et al. 2018,PASJ, 70,9

研究テーマ
・X 線天体の観測による研究• “The Intensity Modulation of the Fluorescent Line by a Finite Light・X 線干渉計 • 補償光学 X 線望遠鏡の開発
電磁気学１, 電磁気学 2, 宇宙地球系物理学概論 ,宇宙放射線特論 , 基礎物理実験
オフィスアワー

金曜 3 限アカデミックアドバイザー

Speed Eﬀect in Accretion-powered X-Ray Pulsars”, Yoshida, Yuki;
Kitamoto, Shunji; Hoshino, Akio, 2017,ApJ,849,116

2019 年度担当科目• “Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus
cluster”, Hitomi Collaboration,... Kitamoto, S. et al. 2017, Nature, 551,
478

2 年生

宇宙にはブラックホールと恒星が連星系をなしており、恒星のガスがブラックホールに流れ込
み降着することで、X 線で輝いている天体があります。また、ブラックホールに中性子星が置き• “Orbital modulations of X-ray light curves of Cyg X-1 in its low/hardand high/soft states” Sugimoto, Juri; Kitamoto, Shunji; Mihara, Tatehiro;
Matsuoka, Masaru, 2017, PASJ, 849,116.

換わって同じように X 線で輝いている天体もあります。それらの天体では、いろいろな時間スケー
ルで X 線の強度変動や、エネルギースペクトルの変動を示します。これらの変動は物質がブラッ
クホールや中性子星に降着する様子を知る手がかりとなります。研究室では、人工衛星を使い、X 線でこれらの天体を観測することで、ブラックホールや中性子星に物質が降着する様子を研究しています。観測は人工衛星を使うので、人工衛星に搭載する機器の開発や試験も行っています。
また、次に書くように、観測装置の独自開発も進めています。
X 線望遠鏡は、同口径の可視光の望遠鏡に比べて、理論的には遥かに高い角度分解能（回折限界）を持つことができます。ところが、技術的に大変難しく、理論的な限界には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」等で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、天体の大きさやある程度の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 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。

研究案内2019.indd 112016 年に打ち上げた「ひとみ」衛星に搭載した、X 線検出器に使用した Be 窓の同等品を高エネルギー加速器研究機構の Photon Factory で
較正実験している様子。

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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• Kouyama, T., et al., Topographical and Local-Time Dependence of

研究テーマ

Large Stationary Gravity Waves observed at the cloud top of Venus,

・惑星大気ダイナミクスの研究

Geophys. Res. Lett., 44, 12,098‒12,105, doi:10.1002/2017GL075792,

・惑星探査用光学センサー、気球搭載望遠鏡の開発

2017.
• Kuwabara, M., et al., Evaluation of hydrogen absorption cells for2019 年度担当科目
物理入門ゼミナール , 宇宙地球系物理概論 , 自然科学の探究，

observations of the planetary coronas, Rev. Sci. Instr., 89, 023111,

科学英語２，惑星大気物理学，宇宙物理学序論２など

doi:10.1063/1.5007812, 2018.

オフィスアワー

木曜昼休み
3 年生

アカデミックアドバイザーて得られたデータに基づいて、地球の超高層大気や磁気圏の研究を進めています。

惑星の大気中では様々な発光現象が起こっています。光は障害物がない限り光速で進み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、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

南極や北極に行ってみたい人、是非私たちの研究室をのぞきに来てください。

惑星大気の研究を行っています。2015 年 12 月に金星周回軌道に投入された金星探査機「あかつき」は人類が初めて目にする金星の姿を地上に送り届けています。「あかつき」搭載中
間赤外カメラが取得する金星大気上層の温度分布データを使った研究により金星大気ダイ
ナミクスの新しい発見が続々と生まれています。
惑星の大気にもオーロラや雷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、明るい光学系と高感度の光検出器が必要になります。私たちはそれらの光学技術を結集して、高度 30
km の地球の成層圏から惑星大気を観測する気球搭載望遠鏡を開発しています。現在地上にある大型望遠鏡が成層圏に浮かんでいる様子を想像してみて下さい。私たちはそのような惑星観測の近未来を描いています。同時に、「あかつき」搭載中間赤外カメラや火星探査
機「のぞみ」搭載水素吸収セルをベースに将来の太陽系探査での実用化を目指した新しい探査技術開発も行っています。
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。その光には、発光する粒子やオーロラが発生する場所の物理状態に関する情報が含ま

JAXA 宇宙科学研究所特別公開「あかつき」ブースのお手伝いれています。私たちの研究室では、アイスランドと南極昭和基地でのオーロラ観測によっ（2017 年 8 月 25 日）。

内山泰伸

X 線ガンマ線で探る宇宙の高エネルギー現象

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• "An Extremely Bright Gamma-ray Pulsar in the Large Magellanic
Cloud" Ackermann, M., et al. (including Uchiyama, Y.) Science,

研究テーマ
・宇宙線加速の研究

350, 801-805, 2015

・超新星残骸・パルサー星雲の研究• "Detection of the Characteristic Pion-Decay Signature in・ミューオグラフィ

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

2019 年度担当科目

as a corresponding author), Science 339, 807, 2013

卒業研究、修士論文指導演習（実験）など
オフィスアワー

木曜昼休み

アカデミックアドバイザー

2 年生

また，天体観測だけでなく，ミューオグラフィと呼ばれる，宇宙線ミュー
オンの高い透過力を利用した巨大構造物の透視技術の開発も進めていま

宇宙のどこかで超高エネルギーに加速された粒子が地球に降り注ぎ、「宇宙線」として観測されています。1912 年の宇宙線の発見以来、その起源は長い間、議論の的になってす。チェレンコフ検出器を利用した新しいタイプのミューオグラフィ装置を開発し，火山活動の監視などに役立てることを目指しています。

きましたが、まだ決着のつかない問題です。宇宙線のような高エネルギー粒子は、星形成やブラックホールから射出される相対論的ジェットなど、宇宙の諸相で重要な役割を果たしています。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。
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を重点的に進めています。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あり，衝撃波統計加速というメカニズムによって高エネルギー粒子が加速されています。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を検出し，宇宙線陽子の証拠を得たことがあげられます。この研究成果は米国サイエンス誌に掲載され，「ブレークス
ルーオブザイヤー」の次点に選出されました。2016 年度からは，ナミビア共和国に設置されている大気チェレンコフ望遠鏡により、宇宙からの超高エネルギーガンマ線を観測する H.E.S.S. グループに参画しました。より高いエネルギーのガンマ線を観測することで、高エネルギー粒子加速現象を探求する予定です。

超新星残骸カシオペア座 A の X 線画像。青い領域で超高エネルギー粒子が加速されている。

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亀田真吾 太陽系から、その外の惑星系へ
教授

居室

13 号館 6 階 C602

最近の論文・著書等

専門分野

惑星科学

• Kameda et al. (2017), "Ecliptic North-South Symmetry ofHydrogen Geocorona", Geophysical Research Letters 44,

研究テーマ
・はやぶさ 2 を使った小惑星の可視分光観測・含水鉱物検出
・火星衛星探査機搭載用望遠鏡・分光広角カメラの開発

11,706-11,712• Sugita S., Honda R., Morota T., Kameda S. et al. (2019),

・地球類似惑星検出のための紫外線分光観測手法の開発"The surface composition of asteroid 162173 Ryugu from2019 年度担当科目

Hayabusa2 near-infrared spectroscopy", Science 364, 252

JAXA 宇宙科学技術講義
オフィスアワー

水曜 5 限4 年生

アカデミックアドバイザー

生き物がいて、文明を持つ惑星は地球以外には見つかっていません。太陽系のその他の惑星は何故地球とは異なる環境になったのでしょうか？特に生命にとって必要と思われる液体の水に注目して研究を進めています。地球の水は、微量の水分を含む
小惑星によって、太陽系の外側からもたらされたと考えられており、そのような小惑
星の 1 つがはやぶさ 2 が到達したリュウグウです。ここから物質を持ち帰り、始原物
質とその状態を明らかにすることを目標としています。引き続き、さらにその外側にある小天体である、火星の月の探査が検討されています。同様に始原物質を手に入れることに加え、火星形成に関する情報を得ることを目標としています。本研究室では、学生のうちから積極的にこれらの探査計画に参加して成果を上げています。火星衛星探査では、はやぶさ 2 で出来なかったことを克服し、より性能の高い望遠鏡、分光観測カメラを用意し、より万全な形で試料採取を行いたいと考えています。これによって、地球の周辺に広がる水素原子による発光

地球生命の起源に迫ることを目的としています。
太陽系には我々人間のような生命体が他の天体上に存在しないことは明らかです。

ています。2015 年には、地球の水素原子大気が非常に遠方まで広がっていしかし、太陽系の外の惑星が既に 3500 個以上見つかっている状況です。地球と同じる様子を捉えることができました ( 図）。これは地球に海（液体の水）がある

位の大きさで、その系の太陽から受ける熱の量も丁度よいくらいと思われる惑星も見ことと深い関係があります。地球の様な星があれば、同様に水素や酸素原子つかっていますが、生命がいるかどうか、海があるかどうか、どのような大気を持っの大気が広がっていると考えられるため、それを推定するためのシミュレーているか、については、全く情報が得られていません。本研究室では、まず生命に大ションの研究とともに、宇宙での観測を目的とした観測装置の開発を進めてきく関わる、海があるかどうか、に迫るために、水素・酸素原子大気の観測を検討しいます。

一戸悠人 銀河団ガスの物理
助教

居室

4 号館 2 階 4205

最近の論文・著書等

専門分野

高エネルギー宇宙物理学• Hitomi collaboration, "Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster
observed with Hitomi", PASJ, 70, 10, 2018

研究テーマ
・X 線による銀河団の観測研究• Y. Ichinohe et al., "Neural network-based preprocessing to estimate the・検出器や天文データ解析手法の開発

parameters of the X-ray emission of a single-temperature thermal plasma",MNRAS, 475, 4739, 20182019 年度担当科目
基礎物理実験 , 物理学実験２
オフィスアワー• Hiroyasu Tajima et al., "Design and performance of Soft Gamma-ray Detector

木曜昼休み

onboard the Hitomi (ASTRO-H) satellite", JATIS, 4, 021411, 2018
ある TES カロリメータと呼ばれる検出器を、地上の加速器実験に応用すべく、銀河団は、宇宙の進化とともに衝突を繰り返してできた、宇宙最大の天体です。可視光で銀河団を観測すると銀河の集まりに見えますが、それは銀河団全体からみるとごく一部に過ぎません。観測可能な質量のほとんどは数千万度から数億度の超高温ガスによって担われており、これら高温ガスの基本的な物性や運動を理解することは、宇宙物理学や宇宙論における重要課題の一つです。これらのガスはあまりにも高温なため、X 線で明るく輝いています。私は、日本の「ひとみ」、米国の Chandra、ヨーロッパの XMM-Newton など、
世界中の最新の X 線天文衛星を用い、銀河団の状態を解明することを目標に研究を進めています。

原子核実験の研究者とコラボレーションをしています。
最新の装置によって取得されるデータを十分に味わうためには、従来の手法では不足することが多々あります。天文データや検出器データから最大限の情報を引き出すために、加速器実験で用いられるモンテカルロシミュレーション、
機械学習の一分野であるニューラルネットワーク、画像処理分野発祥のアルゴ
リズムなど、天文分野に限らず使えるものは全て使う事で、これまで到達できなかったレベルのデータ解析手法を開発することを目指しています。

宇宙の観測研究を行うためには、もちろん観測装置が必要です。そこで、私は観測装置の開発にも携わっています。見たい波長（可視光、電波、X 線、ガンマ線）や見る場所（地上、衛星軌道、気球）、何を見るか（スペクトル、画像、時間変化）などによって必要とされる装置は異なり、装置には最新の技術が注ぎ込まれるため、宇宙用途に開発した検出器が全く別の用途に用いられることもあります。例えば
最近は、将来の X 線天文衛星に搭載される予定で 「ひとみ」衛星によって得られたペルセウス座銀河団のスペクトル（黒）と、ニューラルネットワークによるスペクト
ルの予測（赤）研究案内2019.indd 13

2019/06/20 15:58

福原哲哉

熱赤外カメラによる惑星リモートセンシング

助教

居室

13 号館 6 階 C606

最近の論文・著書等

専門分野

惑星物理学

・Fukuhara, T. et al., Detection of small wildﬁre by thermal infrared

研究テーマ

camera with the uncooled microbolometer array for 50 kg class satellite,

・地球型惑星の気象力学に関する研究

IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, DOI: 10.1109/

・地球型惑星および小惑星表面の熱物性に関する研究

TGRS.2017.2690996, 2017.

・惑星探査機および地球観測衛星搭載の熱赤外カメラ

・Fukuhara, T. et al., Large stationary gravity wave in the atmosphere ofの開発

Venus, Nature Geoscience, DOI: 10.1038/NGEO2873, 2017.

2019 年度担当科目
基礎物理実験 , 物理学実験 2
オフィスアワー

木曜昼休み

が、大学で開発した人工衛星でもできる事を実証しました。今後は高価な人工衛星ではなく、安価な人工衛星を大量に打ち上げられる仕組みを2015 年 12 月 7 日に日本の金星探査機あかつきが軌道投入に成功しました。あかつきは捉える波長が異なる複数の観測カメラを用いて金星の大気を観測し、謎の多い金星の気象を解明することを目的としています。我々の研究グループが開発した中間赤外カメラ（LIR）はそ

作っていきたいと考えています。また、このような開発経験を将来の惑星探査計画（例えば火星探査）にも活かして短期間に信頼性の高い高性
能な宇宙用のサーモグラフィを開発したいと考えています。

のうちの１台です。LIR は熱放射を捉えて対象の温度を画像化する「サーモグラフィ」で昼夜の区別なく観測できることが強みです。高度６５km 付近の金星の雲頂の温度分布と時間変化を観測・解析することで、雲頂付近の大気を力学的に解明していきたいと考えています。
あかつきと同じカメラは小惑星探査機はやぶさ２にも搭載されています。小惑星は自転に伴って（昼夜が交互に繰り返されることで）表面の温度が著しく変化します。温度変化の程度（温まりやすさ、冷めやすさ）は表面の状態に依ります。はやぶさ２に搭載された中間赤外カメ
ラで表面温度の時間変化を観測することで表面の状態を推定し、他の観測機器の観測結果ともあわせて小惑星の起源にまで迫りたいともくろんでいます。
「サーモグラフィ」で地球を人工衛星から観測すれば、地球環境の熱的な状態をグローバルに監視することが可能です。近年は「超小型衛星」と呼ばれる安価な人工衛星が大学の研究室でも作られるようになりました。2014 年 5 月 24 日に打ち上げられた UNIFORM 衛星もその一つです。この衛星には我々が開発した宇宙用のサーモグラフィが搭載され、林野火災や火山活動の監視を行っています。これまで国家レベルの予算規模でないとできなかった観測

あかつき搭載中間赤外カメラの開発試験の様子

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2019 年度担当科目
基礎物理実験，物理学実験 ( 生 )●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。 私立大学が加速器を所有している事自体が非常に珍しいです。 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。
■近年の主な実験課題：「GSO Ce シンチレータ−の Proton 発光測定」−大学院博士論文実験「固体金属内の原子核反応」−卒業研究実験「シリコン検出器の不感層の測定」−卒業研究実験「2 次電子放出を用いた重イオンの検出」−卒業研究実験 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」は一般の同方でも可能です ( 実験していない日時に限る )。見学希望者は申し出て下さい。

微小反応断面積測定実験コース

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重イオン衝突実験コース

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2019/06/20 15:58

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/

研究案内2019.indd 16

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