物理学専攻 入試ガイダンス

A8 サブコース

宇宙物理学・宇宙素粒子実験
安東 正樹 (東京大学 大学院理学系研究科)

物理学専攻入試ガイダンス (2024年5月25日, Zoom)

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物理学専攻での宇宙の研究

宇宙の誕生と成り立ち, 物理法則, 生命の誕生.
A8サブコース

A5サブコース

宇宙理論研究

宇宙の観測・理論研究
・観測データの解析
・数値シミュレーション
初期宇宙, 暗黒エネルギー,暗黒物質, 星・銀河の形成,系外惑星, …

・マイクロ波観測, 電波観測,赤外線観測, X線・ガンマ線観測, 高エネルギー宇宙線観測, 宇宙論的観測,ニュートリノ観測, 暗黒物質探査, 重力波観測,…

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A8サブコース
宇宙からのありとあらゆる信号を捉え, 宇宙の姿を観測的に解明する.
電磁波
様々な観測手法

粒子・宇宙線重力波

マイクロ波:
可視光・赤外線:
X線・ガンマ線:

日下，松村
中川*, 大内馬場，山口，山崎高エネルギー荻尾, 窪, さこ, 瀧田*, 吉越,28名の教員

ガンマ線・宇宙線: 佐々木*ニュートリノ:奥村, 塩澤, 中畑*，中山，早戸，Vagins
注1: ‘*’印の教員は#, 新規に修士・博士
暗黒物質:
関谷, Martens ，森山
重力波 :安東, 和泉, 内山, 大橋*,
三代木, 宮川様々な機関・部局
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課程の大学院学生を受け入れません．

注2: ‘#’印の教員は,新規に修士課程大学院学生を受け入れません．博士課程の大学院学生は受け入れます．

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宇宙物理学・宇宙素粒子研究
・宇宙物理学・宇宙論:
宇宙で起こる現象や, 宇宙そのものが対象.
1. 宇宙の誕生と成り立ちを知る.

2. 宇宙から物理法則を知る.
3. 物質・生命の誕生を知る.
最古の学問のひとつ‘宇宙の謎’を解き明かしたいという欲求
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1. 宇宙の誕生と成り立ちを知る
重力波

マイクロ波(電波)

宇宙マイクロ波
背景放射

可視光・赤外光・電波

超新星爆発
ガンマ線バースト* 初期宇宙における量子揺らぎ* 遠方銀河・初代星* 超新星爆発・ガンマ線バースト* 暗黒物質と暗黒エネルギー

原始重力波
宇宙誕生からの時間

遠方銀河・宇宙の誕生と成り立ち

40万年

1億年

10億年

40億年

80億年

138億年

背景絵 Credit: NAOJ

赤方偏移 + 1

宇宙論: 宇宙の起源と進化
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52. 宇宙から物理法則を知る
・初期宇宙: 極限環境・純粋な環境* インフレーション* 粒子生成: バリオジェネシス, 暗黒物質,WMAP

ニュートリノ, 未知の粒子
・重力・宇宙の進化: 基本物理法則* 暗黒物質と暗黒エネルギー* 重力波* ニュートリノ

KEK・高エネルギー天体現象: 極限状態の物理* 超新星爆発・ガンマ線バースト* ブラックホール・中性子星* 高エネルギー粒子加速

宇宙物理学

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Artist's Illustration:
NASA, ESA, and M.
Kornmesser

63. 物質・生命の誕生を知る
宇宙における構造・物質起源

・宇宙の構造形成* 初期宇宙・量子揺らぎ* 銀河・銀河団* 暗黒物質と暗黒エネルギー

マイクロ波
(電波)

暗黒物質
暗黒エネルギー
X線

・物質の起源* ビッグバン元素合成* 恒星進化・超新星爆発* 連星中性子性合体

X線・γ線
重力波
ニュートリノ宇宙線

・地球・生命の起源* 星形成* 惑星系形成

初期宇宙における量子揺らぎ
銀河形成
銀河団
ブラックホール
コンパクト天体
超新星爆発

星形成

連星中性子星合体(c) NASA/CXC

赤外線
電波
惑星系形成
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さまざまな観測対象と手法

初期宇宙・宇宙進化観測を通して物理を探る
初期宇宙(量子)揺らぎ

相対論的粒子 宇宙再電離
100M yrs

1B yrs

暗黒エネルギー
銀河進化
4B yrs8B yrs

13.8B yrs

credits: ESO

400k yrs

銀河団

Redshift+1

宇宙背景放射JAXALiteBIRD

可視光・赤外観測

POLARBEAR2 / Simons Array
Simons Observatory
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すばる望遠鏡8赤外線と電波で見る宇宙
NGC2264
Cluster Forming Region
Infrared

ALMA Atacama Large
CMM3

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Millimeter/submillimeter Array9

最先端のX線望遠鏡で見る宇宙
ブラックホール

可視光で見た銀河団
X線で見た同じ銀河団

超新星残骸
EHTが撮影したBHの「影」

最終安定軌道付近での時空のゆがみ

Cassiopeia A (SN1682)(c) NASA/CXC(c) NASA/CXC

超新星の爆発機構
宇宙の化学進化超高エネルギー粒子加速銀河を取り巻く巨大な高温ガス

XRISM衛星 (2023年打ち上げ!)

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超高エネルギー宇宙線・ガンマ線
CTA (LST-1 in La Palma)

Telescope Array

宇宙線の起源ブラックホール
暗黒物質

Tibet, ALPACA

最高エネルギー宇宙線
その源とは？

最高エネルギーガンマ線

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宇宙から来る “見えない粒子”
Clowe et al. (2006)

スーパーカミオカンデ

Hyper-K

超新星ニュートリノ
太陽ニュートリノ
ニュートリノ振動
陽子崩壊
ニュートリノ天文学・ニュートリノ物理学の最前線

XENON実験“究極の感度” での暗黒物質探索

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かぐら (KAGRA)

重力波で宇宙を探る(観測開始 2020年-)

LISA
B-DECIGO
DECIGO

長さ 3kmのトンネルと真空ダクト

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13あらゆる手段を駆使して宇宙を解き明かす
マルチメッセンジャー観測

Kasliwal et al 2017

重力波-電磁波観測：GW170817

エネルギー
重力波 (~1053erg) >> ガンマ線～可視～X線 (1046erg)
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最先端観測装置・デバイス
新しい “目” で宇宙を見る

半導体，エレクトロニクス, 超電導，光・レーザー, マイクロ波, 量子, 低温, 真空,高エネルギー粒子, 放射線, 宇宙・衛星, …
新しい観測装置・先端デバイス → 今まで見えなかった宇宙の真の姿に迫る.
社会への技術の還元, 応用.
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A8サブコース
宇宙からのありとあらゆる信号を捉え, 宇宙の姿を観測的に解明する.
電磁波
様々な観測手法

粒子・宇宙線重力波

マイクロ波:
可視光・赤外線:
X線・ガンマ線:

日下，松村
中川*, 大内馬場，山口，山崎高エネルギー荻尾, 窪, さこ, 瀧田*, 吉越,

28名の教員

ガンマ線・宇宙線: 佐々木*ニュートリノ:奥村, 塩澤, 中畑*，中山，
早戸，Vagins
注1: ‘*’印の教員は#, 新規に修士・博士
暗黒物質:
関谷, Martens ，森山
重力波 :安東, 和泉, 内山, 大橋*,三代木, 宮川

様々な機関・部局
物理学専攻入試ガイダンス (2024年5月25日, Zoom)

課程の大学院学生を受け入れません．

注2: ‘#’印の教員は,新規に修士課程大学院学生を受け入れません．博士課程の大学院学生は受け入れます．

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部局別説明会
物理学教室(本郷キャンパス)

宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所(JAXA/ISAS)

カブリ数物連携研究機構(IPMU)
宇宙線研究所 (ICRR)
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終わり

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