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多波長広域探査で解き明かす銀河と超巨大ブラックホールの共進化の物理

銀河の中心部に普遍的に存在する超巨大ブラックホール(活動銀河核)とその母銀河の共進化メカニズムを理解するために、今年度は下記の3つの成果をあげた。1.太陽光度の100兆倍以上の明るさで輝く赤外線銀河の発見(Toba et al. 2018, ApJ,出版済み):母銀河の星形成活動と中心核超巨大ブラックホールのブラックホール活動(質量降着)が最大となるような段階は、系全体が塵に覆われるだけでなく赤外線光度が極めて大きくなることが期待される。そのような銀河は極超高光度赤外線銀河(ELIRG)と呼ばれる。我々はELIRGを発見し、その赤外線光度や星形成率などを算出した。2. X線を用いた共進化システムのブラックホールの性質調査(Toba et al. 2019, MNRAS,出版済み):活動銀河核で知られている赤外線光度とX線光度の相関を支配する物理量を探るために、全天探査観測データを利用し、幅広い光度幅の活動銀河核サンプルを構築した。詳しい解析の結果、赤外線-X線の光度相関は規格化した質量降着率に依存することが分かった。3.電波を用いた共進化システムの母銀河およびブラックホールの性質調査(Toba et al. 2019b, ApJS,投稿・査読中):共進化システムの終末期に対応すると考えられている電波銀河を、すばる望遠鏡の超広視野カメラ(HSC)を用いた広域可視光撮像探査データと広域電波撮像データを併用することで発見し、可視光線から電波までの多波長データを併用することで、HSCで初めて見つかった可視光線で暗い電波銀河の母銀河および中心核ブラックホールの性質を調べた。その結果、HSCで新発見された電波銀河は、従来の電波銀河像とは異なり、星質量が小さく塵が豊富で星形成率や赤外線光度などが大きいという結果を得た。超巨大ブラックホールと共進化を支配する物理を調べるためには、あらゆる進化段階にいると期待されるシステムに対して、多波長観測を実施する必要がある。極超高光度赤外線銀河(Extremely-luminous infrared galaxy; ELIRG)は共進化途上あるいは全盛期に対応すると期待されている銀河種族であるが、個数密度が極めて小さいため発見が困難であった。我々はこれまでに構築した塵に覆われた銀河サンプル(Dust-obscured galaxies: DOGs)の中からELIRG候補を抽出し、サブミリ波・電波観測を自ら実施することでELIRGの発見に成功した。その赤外線光度はこれまで知られている最も明るい赤外線銀河のそれに匹敵することがわかった。また、共進化成熟期に対応すると考えられる共進化システムに対して、X線と赤外線データを取得し、両者の光度相関が成り立つ物理的に理由を定量的に明らかにした。さらに、共進化末期に対応すると考えられるシステムとして代表的な電波銀河に着目し、我々が参加している「すばる」望遠鏡Hyper Suprime-Cam (HSC)を用いた国際プロジェクト計画を通して発見された電波銀河サンプルに対して、可視光線から電波までの多波長観測データから、システムの母銀河(星質量・星形成率・塵の吸収量)および中心核ブラックホール(ブラックホール質量・規格化した質量降着率)の性質を調べた。その結果、従来の電波銀河とは異なる性質を示す天体を発見した。以上より、本研究計画はおおむね順調に進んでいると判断した。本研究計画初年度までに構築した共進化途上期システムの「超巨大ブラックホール」に焦点を当てた研究を行なう。京都大学の上田准教授や上田研究室の大学院生・研究員と協力し、NuSTAR衛星やSwift衛星などを用いたX線観測を実施する予定である。本年度に観測が一部実施されたが、優先度の高い他の研究者の突発天体観測が割り込んだため要求観測時間を満たさずに終了した。観測データからX線光度の上限値は求まったが、制限としては非常に弱い。そこで、本年度末に追加観測提案をNuSTARに提出した。これが採択されれば、次年度に観測データの解析を行い共進化途上期システムの超巨大ブラックホールのX線光度を精度よく決定することが可能となる。超巨大ブラックホールの性質調査に加え、超巨大ブラックホール起源の放射で電離された周囲のガスの物理科学状態の調査も実施予定である。既に我々は、超巨大ブラックホールの影響を受け激しい電離ガスアウトフローを伴う共進化途上期システムを数十個発見済み(Toba et al. 2017, ApJ,発表・出版済み)であり、その中から特に激しい電離ガスアウトフローを伴う天体の面分光観測提案を「すばる」望遠鏡に本年度提出した。これが採択されれば、電離ガスの運動の2次元情報を取得可能となり、共進化を司るメカニズムの1つとして着目されている「活動銀河核フィードバック」と呼ばれる現象の現場に迫ることができる。さらに、2019年2月から東アジア最大の口径をもつ京都大学「せいめい」望遠鏡の運用も開始された、本年度に提出した観測提案は採択され、次年度に複数回の観測を予定している。ここでは、共進化に重要な影響を及ぼしたと期待されている「銀河合体」という現象に着目し、銀河合体が共進化に果たした役割を定量的に調べる予定である。

1.太陽光度の100兆倍以上の明るさで輝く赤外線銀河の発見(Toba et al. 2018, ApJ,出版済み):母銀河の星形成活動と中心核超巨大ブラックホールのブラックホール活動(質量降着)が最大となるような段階は、系全体が塵に覆われるだけでなく赤外線光度が極めて大きくなることが期待される。そのような銀河は極超高光度赤外線銀河(ELIRG)と呼ばれる。我々はELIRGを発見し、その赤外線光度や星形成率などを算出した。2. X線を用いた共進化システムのブラックホールの性質調査(Toba et al. 2019, MNRAS,出版済み):活動銀河核で知られている赤外線光度とX線光度の相関を支配する物理量を探るために、全天探査観測データを利用し、幅広い光度幅の活動銀河核サンプルを構築した。詳しい解析の結果、赤外線-X線の光度相関は規格化した質量降着率に依存することが分かった。3.電波を用いた共進化システムの母銀河およびブラックホールの性質調査(Toba et al. 2019b, ApJS,投稿・査読中):共進化システムの終末期に対応すると考えられている電波銀河を、すばる望遠鏡の超広視野カメラ(HSC)を用いた広域可視光撮像探査データと広域電波撮像データを併用することで発見し、可視光線から電波までの多波長データを併用することで、HSCで初めて見つかった可視光線で暗い電波銀河の母銀河および中心核ブラックホールの性質を調べた。その結果、HSCで新発見された電波銀河は、従来の電波銀河像とは異なり、星質量が小さく塵が豊富で星形成率や赤外線光度などが大きいという結果を得た。超巨大ブラックホールと共進化を支配する物理を調べるためには、あらゆる進化段階にいると期待されるシステムに対して、多波長観測を実施する必要がある。極超高光度赤外線銀河(Extremely-luminous infrared galaxy; ELIRG)は共進化途上あるいは全盛期に対応すると期待されている銀河種族であるが、個数密度が極めて小さいため発見が困難であった。我々はこれまでに構築した塵に覆われた銀河サンプル(Dust-obscured galaxies: DOGs)の中からELIRG候補を抽出し、サブミリ波・電波観測を自ら実施することでELIRGの発見に成功した。その赤外線光度はこれまで知られている最も明るい赤外線銀河のそれに匹敵することがわかった。また、共進化成熟期に対応すると考えられる共進化システムに対して、X線と赤外線データを取得し、両者の光度相関が成り立つ物理的に理由を定量的に明らかにした。さらに、共進化末期に対応すると考えられるシステムとして代表的な電波銀河に着目し、我々が参加している「すばる」望遠鏡Hyper Suprime-Cam (HSC)を用いた国際プロジェクト計画を通して発見された電波銀河サンプルに対して、可視光線から電波までの多波長観測データから、システムの母銀河(星質量・星形成率・塵の吸収量)および中心核ブラックホール(ブラックホール質量・規格化した質量降着率)の性質を調べた。その結果、従来の電波銀河とは異なる性質を示す天体を発見した。以上より、本研究計画はおおむね順調に進んでいると判断した。本研究計画初年度までに構築した共進化途上期システムの「超巨大ブラックホール」に焦点を当てた研究を行なう。
フランスにおける聖地巡礼/ツーリズムを事例とする現代宗教の変容・再構築の研究

本年度は、前年度のテゼ共同体、サンティアゴ・デ・コンポステラ巡礼の調査研究で得られた知見を踏まえた上で、フランスの奇跡のメダル教会の実地調査を中心に進めた。特に9月に行った長期のフランスでの調査では、同教会の運営・活動を通訳ボランティアとして,ホスト・ゲストの双方に対する聞き取りを重視した参与観察を行うことができ、「巡礼のツーリズム化とツーリズムの宗教化の同時的生起」という本研究の根本的主題に関わる貴重な証言を多数得ることができた。また、奇跡のメダル教会は、テゼ共同体とは異なり、19世紀以来の聖母出現(とそこへの巡礼)の先駆となった場所であり、同地についての19世紀以来の史料収集も行った。とりわけ19世紀末に出版された同教会の告解司祭アラデルによる聖母出現をめぐる論考を入手できたのは重要な成果であったと思われる。また本研究では、先に述べたような巡礼とツーリズムの脱分化現象は、特定の地域社会に留まるものではなく、様々な場所に同時的に生起しているという問題設定を行っていた。そうした観点から、これまでにもサンティアゴ巡礼についての概要把握的調査を行ったが、本年度は、フランスのブルターニュ地方のトロ・ブレイス巡礼の復興運動、モン・サン・ミシェルへの新しく作られた歩き巡礼、日本の熊野における世界遺産化の影響と古道を軸とする歩き巡礼の復興運動ついての実地調査を行った。これらに加えて、昨年度の主要テーマであったテゼ共同体の調査も引き続き行った。本年度は、特に日本におけるテゼの集いを重点的に調べ、フランスという文化的・地理的に隔絶した場所を巡礼ツーリストとして訪れる若者たちに聞き取り調査を行うことができ、その過程でラルシュ共同体についての知見も得ることができた。本研究は「世俗化以後の現代宗教の変容と再構築」という問題意識の下に、フランスを中心とする現代西欧の聖地巡礼/ツーリズムの比較研究を行うことを目的としているが、本年度の達成は以下の通りである。本年度は、フランスのエキュメニズムの修道院「テゼ共同体」の調査および資料収集を主眼とした。調査方法としては参与観察を重視し、巡礼者たちのミクロレベルでの相互作用に注目した。テゼ共同体の世界的な広がりを認識するために、フランスだけではなく、日本の東京都、京都府、仙台市、静岡市などにおける礼拝儀礼の調査も行った。また具体的成果として、テゼ共同体についての査読付論文を発表した。テゼ共同体はきわめて著名な集団でありながら、これまで本格的な社会科学的調査は行われておらず、本研究はその先駆であると言える。特に映像人類学的方法論を用いることで収集した視覚資料は今後参照される可能性が高いものと自負している。次に、現代聖地巡礼の多様性を把握するために、サンティアゴ・デ・コンポステラ巡礼の調査および資料収集も行った。サンティアゴ巡礼は20世紀末から盛んになってきたもので、やはり本格的な調査研究は行われているとは言えない。本年は、特に日本における巡礼互助組織「NPOカミーノ・デ・サンティアゴ友の会」の動向把握を重点的に行い、同組織への参与観察を行った。同時に、サンティアゴ巡礼に関する文献的調査も行い、現代巡礼としてのサンティアゴ巡礼のあり方を把握することに努めた。
慢性肝疾患・肝癌の進展性規定と治療抵抗性形成におけるアディポサイトカインの役割

本研究では非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)およびウイルス性慢性肝炎など種々の慢性肝疾患の発症・進展に及ぼすアディポサイトカインの影響について基礎および臨床的検討を行った。その一環として、メタボリックシンドロームモデル動物であるKKA^yマウスにおける脂肪性肝炎の発症・進展メカニズムについて解析した。KK-A^yマウスにメチオニン・コリン欠乏(MCD)食を負荷した際に、肝線維化の進展を伴う、より強い脂肪性肝炎が生じることを見出し、そのメカニズムとしてはアディポネクチン発現調節機構1の異常が関与していることを明らかにした(Okumura K, Ikejima K, et al. Hepatol. Res., 2006)。さらに、KK-A^yマウスのparentalstrainであるKKおよびA^yマウスを用いてMCD食負荷による脂肪性肝炎モデルを作成し、KKマウスが有する遺伝背景が脂肪性肝炎の増悪に関与していることが判明した。一方、C型慢性肝炎の進展およびインターフェロン(IFN)治療抵抗性におけるアディポサイトカインの関与を明らかにする目的で、PLC/PRF/5細胞を用いてIFN受容体下流のシグナル伝達および抗ウイルス活性に対するレプチンの影響を検討した。レプチンはvesicular stomatitis virusに対するIFN-αの抗ウイルス活性を抑制することおよび、IFN-αによるSTAT・1活性化および2-5AS活性誘導を抑制することが判明し、レプチンがC型慢性肝炎における宿主側の難治性因子として病態に関与している可能性が示唆された。また、C型慢性肝炎で肝脂肪化が強い症例では、ウイルスのgenotypeに関わらずIFN+リバビリン併用療法によるSVR率が低いことが明らかになった(Yaginuma R, Ikejima K. et al. Hepatol. Res., 2006)。耐糖能異常や高血圧などの他の代謝性素因もIFN治療に影響を及ぼしており、これらの代謝性素因の重複がIFN治療における難治性形成にも重要な役割を担っていると考えられた。本研究では非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)およびウイルス性慢性肝炎など種々の慢性肝疾患の発症・進展に及ぼすアディポサイトカインの影響を明らかにする目的で基礎的検討を進めている。これまで私たちはアディポサイトカインであるレプチンが肝線維化の進展に重要な因子であることを見出し報告してきたが(Ikejima K et al.,Gastroenterology,2002)、肝線維化において中心的役割を果たしている肝星細胞のPDGF刺激下での細胞増殖がレプチンにより促進されることおよび、レプチンがPDGFによるMAP kinase系およびPI3K/Akt系の活性化を増強することを明らかにし論文発表した(Lang T, Ikejima K et al. Biochem.Biophys.Res.Commun.,2004)。また、グリオトキシンにより誘発される培養肝星細胞のアポトーシスがレプチン添加により抑制され、この抗アポトーシス作用にもPI3K/Akt系が関与していることを見出し学会報告した。これらの検討から、レプチンの線維化増強作用のメカニズムの一端が明らかになった。レプチンはvesicular stomatitis virusに対するIFN-αの抗ウイルス活性を抑制することおよび、IFN-αによるSTAT-1活性化および2-5AS活性誘導を抑制することが判明した。

従って、レプチンはC型慢性肝炎における宿主側の難治性因子の一つとして病態に関与している可能性が示唆された。本研究では非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)およびウイルス性慢性肝炎など種々の慢性肝疾患の発症・進展に及ぼす代謝性素因の関与について特にアディポサイトカインとの関連を中心に検討を進めている。前年度の本研究により私たちはC型慢性肝炎の進展およびインターフェロン(IFN)治療抵抗性にアディポサイトカイン、特にレプチンが関与している可能性についてin vitroの系で明らかにしてきた。本年度はC型慢性肝炎のIFN治療抵抗性における代謝性素因の影響を明らかにする目的で、当科でIFN+リバビリン併用療法を受けたC型慢性肝炎患者の代謝性背景因子および肝脂肪化と治療効果の関連について臨床検討を行った。その結果、治療前の肝生検組織における肝脂肪化が強い症例ではウイルスのgenotypeに関わらずSVR率が低いことが明らかになった(Yaginuma et al. Hepatol.Res. 2006)。また、耐糖能異常や高血圧などの他の代謝性素因もIFN治療に影響を及ぼしており、特にこれらの代謝性素因の重複がIFN治療における難治性形成に重要な役割を担っていることが明らかになった。これらの病態の背景因子としてのアディポサイトカインの役割について現在検討を進めている。一方、脂肪性肝炎の進展に伴う肝線維化のメカニズムに関しては、肝星細胞のTGF-βによるコラーゲン遺伝子発現調節メカニズムの詳細について検討し(Tsukada et al. J.Biol.Chem. 2005)、さらにウルソ酸による肝星細胞のアポトーシス誘導とそのメカニズムについて解析を行っている。本年度は、一昨年、昨年度から引き続き、メタボリックシンドロームモデル動物であるKK-A^yマウスにおける脂肪性肝炎の発症・進展メカニズムについてさらなる解析を行ってきた。KK-A^yマウスにメチオニン・コリン欠乏(MCD)食を負荷した際に、肝線維化の進展を伴う、より強い脂肪性肝炎が生じることを報告してきたが、今年度はその成果をまとめて原著論文として発表した(Okumura K, Ikejima K, et al. Hepatol.Res., 2006)。また、KK-A^yマウスのparental strainであるKKおよびA^yマウスを用いてMCD食負荷による脂肪性肝炎モデルを作成し、KKマウスが有する遺伝背景が脂肪性肝炎の増悪に関与していることが判明した。そのメカニズムとしてはアディポネクチン発現調節機構の異常が関与している可能性が示唆された。また、肝線維化の進展抑制に関する実験的治療の研究として、ラット四塩化炭素慢性投与モデルに対する低分子量ヘパリンの肝線維化
カルシウム感受性のあるミオシン分子のモーター・ドメインの機能と構造

ミオシン(従来型ミオシンII)は、代表的なモーター蛋白質であり、ATPの分解による化学エネルギーを運動という機械的エネルギーに変換する機能を持っている。その構造と機能の解明には、発現蛋白質として得ることが不可欠と考えられる。ミオシンの制御には、リン酸化によるタイプとCa^<2+>を結合するタイプに分かれるが、本研究で取り扱う真正粘菌フィザルム・ミオシンは後者に相当するが、このタイプのミオシンの発現蛋白質化は成功例がない。本年は、フィザルム・ミオシンHMMを3種類のバキュロウイルス(重鎖のHMM領域を発現するウイルス、必須軽鎖を発現するウイルス、制御軽鎖を発現するウイルス)を用い、昆虫細胞Sf-9で複合体蛋白質として共発現させた。発現したHMMを精製し、ATPase活性を測定し、そのATPase活性はアクチン存在下で活性化されることを検出することができた。また、制御軽鎖のリン酸化によりATPase活性が増加することを検出した。in vitromotility assayによる運動測定では、Ca^<2+>によるモーター活性の抑制と制御軽鎖のリン酸化によるモーター活性の活性化を検出した。さらに、Ca^<2+>を結合しない変異必須軽鎖ウイルスを作成し、mutant HMMを発現させ、この機能解析により、カルシウム感受性を欠いたHMMの発現に成功したことが確かめられた。また、HMMの大量発現と精製法の改良も行い、X線結晶解析のための結晶化の準備が整った。以上、カルシウム感受性のあるミオシン分子モーターの機能解析がさらに前進し、X線結晶解析への途も開かれた。
強誘電体ナノスケール構造の反電場を利用した新奇圧電メカニズムの創成

強誘電体のナノスケール構造について、薄膜とは異なる反電場の影響が期待されるナノロッドに着目し、その特異な反電場を積極的に利用した新奇圧電メカニズムの創成を目指した。Pb(Zr,Ti)O3 [PZT]ナノロッドの配向、サイズ、側面の電荷遮蔽を制御し、反電場がドメイン構造および圧電特性に与える影響を調べた。その結果、ナノロッドのドメイン構造は反電場に大きく左右されることが明らかになった。更に、分極軸が傾斜した(111)PZTナノロッドでは、サイズの減少(反電場の増大)とともに圧電応答が増大し、相転移を伴う新しい圧電メカニズムが発現した可能性が示された。本研究の目的は、圧電性(電気的エネルギーと機械的エネルギーの変換機能)を示す強誘電体について、これまで薄膜や微粒子等のナノスケール構造で分極を減少させると考えられてきた反電場を積極的に利用して、新奇な圧電メカニズムを創成するものである。平成26年度は主に項目「ナノテンプレートを利用したPZTナノロッドの成長とサイズ制御」について取り組み、特に、島状アレイを有するナノテンプレートの作製に注力した。まず、ナノインプリント法で樹脂の柱状アレイを形成し、これをマスクとして基板をエッチングすることで島状アレイを有するナノテンプレート基板の作製を試みた。光硬化型樹脂の柱状アレイの作製条件(塗布条件、露光条件)を系統的に明らかにし、SrTiO3基板上に高さ約80nmの樹脂の柱状構造を得た。その後、Arイオンエッチングの条件を最適化し、最終的に高さ10nm以下の島状アレイを有するナノテンプレート基板が作製できた。しかし本手法の課題として、マスクとして用いる樹脂が基板より早くエッチングされるため島状アレイの高さを更に増加させるためにはより高い樹脂柱状構造を作製する必要があるほか、エッチングによる基板表面のダメージの回復に高温でのアニールが必要であることが分かった。そこでエッチングを用いずにナノテンプレートを作製する手法として、光硬化型樹脂にPZTのCSD原料を混合し、これをナノインプリントし焼成・結晶化することでPZTの島状アレイを合成する方法を検討した。これまでに混合溶液のナノインプリントに成功し、PZTを結晶化させる焼成条件の最適化を進めている。H27年度前半に、作製したナノテンプレート上にレーザー堆積法でPZTナノロッドを成長させる予定である。項目「ナノテンプレートを利用したPZTナノロッドの成長とサイズ制御」については、平成27年度は光硬化型樹脂とPZTのCSD原料の混合溶液を用いて作製した島状アレイの焼成条件の最適化を行った。その結果、高い結晶性を実現するためには島状アレイのアスペクト比を犠牲にする必要があることがわかった。そのため、ガス透過性PDMSモールドを用いてCSD原料のみをインプリントする手法に変更した結果、高い結晶性とアスペクト比を両立する島状アレイの作製に成功した。項目「ナノロッドの特性評価」については、集束イオンビームでトップダウン加工したナノロッドの評価を行った。その結果、{100}配向ナノロッドにおいては、サイズの減少とともに分極軸がロッド長手方向に直交するaドメインの割合が減少し、幅1ミクロンメートル以下のロッドでは、分極軸が完全に長手方向に平行なcドメインとなることが明らかになった。更に、完全cドメインのナノロッドの側面を白金で被覆すると、一部の領域がaドメインで安定化されることも分かった。これらの結果は、ナノスケール強誘電体のドメイン構造が電気的境界条件によって大きく左右されることを強く示唆している。また、最終年度に予定していた項目「反電場を利用した巨大圧電メカニズムの検証」に関して、ロッド長手方向から分極軸が傾斜した{111}配向ナノロッドの電界誘起格子歪みを測定した結果、バルクを超える圧電応答が起きる可能性が見出された。そこで、平成28年度は計画を前倒しして、これらの結果の理論的な考察を行う予定である。項目「ナノテンプレートを利用したPZTナノロッドの成長とサイズ制御」については、島状アレイ構造の作製方法に一部変更が生じ、レーザー堆積法でその上にPZTナノロッドを成長させる条件の最適化ができていないことから、やや遅れが生じている。そのため、平成28年度の前半はこれに集中して取り組む予定である。一方、項目「ナノロッドの特性評価」は順調に進んでおり、ナノスケール強誘電体のドメイン構造が電気的境界条件によって大きく左右されることを強く示唆する興味深い実験結果を得ている。また、最終年度に予定していた項目「反電場を利用した巨大圧電メカニズムの検証」に関しては予定よりも早く進んでおり、全体としては概ね順調に進んでいる。

平成28年度は、項目「結晶方位・サイズの異なるナノロッドの特性評価」について、ロッド長手方向に分極軸を有する正方晶(001)ナノロッドと、長手方向から分極軸が傾斜した正方晶(111)ナノロッドの電界誘起格子歪みを測定・比較した結果、(001)ナノロッドはバルクに匹敵する電界誘起格子歪みを示したのに対し、(111)ナノロッドはバルクと大きく異なる電界誘起格子歪みを示した。後者は印加電場の大きさと時間に対して異なる応答を示すことから、分極傾斜ナノロッドの圧電応答は、側面での不完全な電荷補償がもたらす反電場と強く関係していることが示唆された。また、項目「理論予測との比較・検討」について、上記の分極傾斜ナノロッドを対象に、電場印加および非印加時の安定相のサイズ依存性を現象論で調べた。その結果、ロッドのサイズ(直径)が減少すると、電場印加によって分極方位がロッド長手方向に変化する相転移が起きやすくなることが示唆された。平成29年度は、実験・理論をさらに進めるほか、これまでに得られた成果を概観して、最終項目「反電場を利用した新奇圧電メカニズムの検証」に取り組む予定である。項目「結晶方位・サイズの異なるナノロッドの特性評価」については、放射光XRDの実験で明瞭な結晶方位依存性を示す結果が得られ、サイズ依存性についてもPFMを用いた評価を中心に順調に研究が進展している。また、項目「理論予測との比較・検討」についても安定相のサイズ依存性が明らかになっており、全体として概ね順調に進んでいる。本研究の目的は、圧電性(電気的エネルギーと機械的エネルギーの変換機能)を示す強誘電体について、これまで薄膜や微粒子等のナノスケール構造で分極を減少させると考えられてきた反電場を積極的に利用して、新奇な圧電メカニズムを創成するものである。最終年度となる平成29年度は、主に、これまでに見出した分極軸が傾斜した正方晶(111)ナノロッドが示す特異な圧電特性の詳細を明らかにするために、実験・理論研究をさらに進めた。代表的な成果として、サイズの異なる(111)ナノロッドを作製し、それらの電界誘起格子歪みを放射光XRDおよび圧電応答顕微鏡で評価した結果、サイズの減少とともに歪みが増大することが明らかとなった。さらに、この増大した電界誘起格子歪みは、電界除去時にただちに元に戻る早い応答成分と、時間をかけて戻る遅い応答成分から成っており、後者は分極傾斜ナノロッドに特有の現象であることが分かった。この遅い応答は、試料を極性溶媒に浸すと早くなることから、分極傾斜ナノロッドで増大した電界誘起格子歪みは、ナノロッド側面での不完全な電荷補償がもたらす反電場と強く関係していることが実験的に示された。これまでに得られた成果を総括すると、分極傾斜ナノロッドでは、側面に垂直な反電場によって相が不安定化し、電界印加によって分極方位がロッド長手方向に沿った相に容易に変化(相転移)することで、大きな圧電応答が実現した可能性が高いと考えられる。このように、強誘電体ナノスケール構造では、反電場を利用して相を不安定化させることで、これまでにない新しい圧電メカニズムが創成可能であることが示された。強誘電体のナノスケール構造について、薄膜とは異なる反電場の影響が期待されるナノロッドに着目し、その特異な反電場を積極的に利用した新奇圧電メカニズムの創成を目指した。Pb(Zr,Ti)O3 [PZT]ナノロッドの配向、サイズ、側面の電荷遮蔽を制御し、反電場がドメイン構造および圧電特性に与える影響を調べた。
「日韓相互認識」研究の深化・発展のために―東アジア情勢のなかで―

1.研究項目班それぞれが、計画に応じて史料調査・収集を行った。2.研究分担者・研究協力者が集う研究会議「日韓相互認識研究会」を2回開催した(第28回、第29回)。第28回研究会は2017年7月23日に開催し、小関悠一郎、小川和也、若尾政希が研究報告を行った。第29回研究会は2018年3月13日に開催し、崔仁鐵が「解放後韓国における転向団体・国民保導連盟の転向政策と宣伝活動」と題して報告を行った。3.2014年度から2017年度上半期までの共同研究の総括と、韓国の日本史・朝鮮史研究者(ソウル大学校を中心とする研究者)との研究交流のために、2017年8月19日22日の日程で、韓国の安東陶山書院ソンビ文化修練院を会場にして、第20回日韓歴史共同研究シンポジウムを開催した。第3回シンポジウム以来、日韓両国の歴史研究の現状と課題に関して相互に認識を深めるため、日本史、朝鮮史、日朝関係上の重要な論点を取り上げて、率直に議論していくことを課題としている。日本側・韓国側それぞれ3本ずつ報告を準備した。日本側が準備した報告は次の通りである。若尾政希「『東照宮御遺訓』と日本近世」、小川和也「日本における牧民書の変遷ー東アジアを横断する『牧民忠告』『牧民心鑑』ー」、小関悠一郎「近世日本における「富国強兵」論をめぐる議論ー近世日本における幕藩政治史・儒学受容との関連ー」。8月2021日には、安東の儒学関係史跡を中心としたフィールドに共同踏査を行った。4.第20回シンポジウムの報告及び討論を収載した報告書を作成すべく、テープ起こしを行った。5.雑誌『日韓相互認識研究』第8号を刊行し、一橋大学機関リポジトリで公開した。29年度が最終年度であるため、記入しない。2.研究分担者・研究協力者が集う研究会議「日韓相互認識研究会」を、2014年7月28日に開催した。報告者と報告タイトルは次のとおりである。加藤圭木「朝鮮東北部の社会変容と植民地支配ー清津港の建設をめぐってー」、高柳友彦「温泉資源の利用と開発ー高度成長期の熱海温泉を事例にー」。3.2013年度下半期2014年度上半期の共同研究の総括と、韓国の日本史・朝鮮史研究者(ソウル大学校を中心とする研究者)との研究交流のために、2014年度8月19日に一橋大学佐野書院を会場に、第17回日韓歴史共同研究シンポジウムを開催した。第3回シンポジウム以来、日韓両国の歴史研究の現状と課題に関して相互に認識を深めるため、日本史、朝鮮史、日朝関係上の重要な論点を取り上げて、率直に議論を行っていくことを課題としている。日本側からは、加藤圭木、高柳友彦が前述のタイトルで報告を行った。韓国側からは、3本の研究報告があり、あわせて5本の報告について熱心に討論した。8月2021日には、長野県をフィールドにした日韓合同踏査を行い、松代大本営、無言館、飯田歴史研究所を訪問した。4.第17回シンポジウムの報告及び討論を収載した報告書の作成を行った。なお、報告書は、平成27年度行う第18回シンポジウム報告書と合冊で印刷し、各所に配布する予定である。5.雑誌『日韓相互認識研究』第6号の編集を行った。印刷は平成27年度に行う予定である。2.研究分担者・研究協力者が集う研究会議「日韓相互認識研究会」を2回開催した(第24回、第25回)。第24回研究会は2015年7月26日に開催、報告者と報告タイトルは次の通りである。李成市「日本近代史学における韓国古代史認識」、吉田裕「日本の戦争観と戦争責任論」、木村元「学校の戦後70年ー日韓の比較史研究」。第25回研究会は2016年1月10日に開催した。報告者と報告タイトルは次の通りである。蒋允杰「植民地初期朝鮮における軍需皮革工業の成立」、洪昌極氏「植民地期朝鮮における東洋拓殖株式会社の江西干拓事業」。3.2014年度から2015年度上半期の共同研究の総括と、韓国の日本史・朝鮮史研究者(ソウル大学校を中心とする研究者)との研究交流のために、2015年8月20日に、光州科学技術院教授会会議室(韓国、全羅南道、光州市)を会場にして、第18回日韓歴史共同研究シンポジウムを開催した。2015年度は、日韓の国交正常化50周年であることから、「ふりかえってみる日韓両国の相互認識」というテーマで日本側3本、韓国側3本の研究報告を立てた。8月21、22日には光州周辺の史跡の共同踏査を行った。

4.第18回シンポジウムの報告及び討論を収載した報告書を作成し、第17回分の報告書と合冊で印刷した。5.雑誌『日韓相互認識研究』第6号を刊行するとともに、一橋大学機関リポジトリで公開した。1.6つの研究項目班において、当初の計画通り、調査・研究を進めており、着実な研究成果が出ている。2.研究項目班の研究成果を持ち寄って日韓相互認識研究会を開催。その成果を日韓歴史共同研究シンポジウムで報告することによっって、韓国の研究者と真摯で白熱した議論を行うことができている。2015年度は、A班(近代教育の実態と歴史的意義)の研究成果を韓国の研究者と共同で報告することができた。また、またD班(前近代・近現代日朝関係)、F班(日本植民地期における「知」のあり方)の研究成果の一端をシンポジウムで披露することができた。3.18年間続けてきた日韓歴史共同研究シンポジウムを通して、信頼関係を基盤とする友好関係を築いてきた。厳しくなっている東アジア情勢のなかで、私たちが果たすべき役割は極めて大きくなっている。1.研究項目班それぞれが、計画に応じて史料調査・収集を行った。2.研究分担者・研究協力者が集う研究会議「日韓相互認識研究会」を2回開催した(第26回、第27回)。第26回研究会は2016年7月24日に開催し、崔誠姫、クォンヨンスク、石居人也が研究報告を行った。第27回研究会は2017年3月2日に開催し、李玲実が「解放直後の在日朝鮮人女性運動:女性活動家の分析」と題して報告を行った。3.2014年度から2016年度上半期までの共同研究の総括と、韓国の日本史・朝鮮史研究者(ソウル大学校を中心とする研究者)との研究交流のために、2016年8月18日22日の日程で、日本の一橋大学佐野書院等を会場にして、第19回日韓歴史共同研究シンポジウムを開催した。第3回シンポジウム以来、日韓両国の歴史研究の現状と課題に関して相互に認識を深めるため、日本史、朝鮮史、日朝関係上の重要な論点を取り上げて、率直に議論していくことを課題としている。日本側・韓国側それぞれ3本ずつ報告を準備した。日本側が準備した報告は次の通りである。石居人也「「足尾銅山をめぐるふたつの運動ー田中正造というメディアー」、崔誠姫「第二次朝鮮教育令施行期における中等女子修身教育」、クォン・ヨンスク「大衆文化の交流と日韓相互認識」。8月21日には、北関東をフィールドに共同踏査を行い、ハンセン病資料館・全生園、足利学校、鑁阿寺を訪問した。4.第19回シンポジウムの報告及び討論を収載した報告書を作成すべく、テープ起こしを行った(印刷は、第20回と合冊の予定)。5.雑誌『日韓相互認識研究』第7号を刊行するとともに、一橋大学機関リポジトリで公開した。2.研究項目班の研究成果を持ち寄って、日韓相互認識研究会を開催した。その成果を日韓歴史共同研究シンポジウムで報告することによって、韓国の研究者と真剣な議論を行うことができた。2016年度は、A班(近代教育)、B班(医療・衛生思想)、D班(日朝・日韓関係)の研究成果の一端を披露した。3.19年間続けてきた日韓歴史共同研究シンポジウムを通して、信頼関係を基盤とする友好関係を築いてきた。厳しくなっている東アジア情勢のなかで、私たちが果たすべく役割はきわめて大きくなっている。2.研究分担者・研究協力者が集う研究会議「日韓相互認識研究会」を2回開催した(第28回、第29回)。第28回研究会は2017年7月23日に開催し、小関悠一郎、小川和也、若尾政希が研究報告を行った。第29回研究会は2018年3月13日に開催し、崔仁
ヒト透明帯蛋白を発現するトランスジェニックマウスの作成と精子機能検査への応用

体外受精・胚移植は不妊治療として大変有効であるが、この治療法は精子に十分な受精能力があることが前提となる。しかし、精子の受精能力を診断する上で最も重要な卵透明帯への結合能を検査するには、ヒト卵子が必要となるので、事実上、治療前にこれを知ることは不可能である。ヒト精子が結合できる透明帯を発現する遺伝子改変動物を作出することにより、ヒト精子機能検査に応用できる可能性がある。我々はすでにクローニングして保有しているブタ透明帯成分(pZPA)の組換体タンパクが、ヒト精子と結合することを確認しているので、この遺伝子を導入したトランスジェニックマウスの作成を試みた。まず、J.DEAN博士より供与を得たマウスZPA(mZPA)promoter geneをブタpZPAの上流に繋いでミニジーンを構築し、bluescriptで増幅した。XhoIで切り出し、4μg/μlに調製した。マウスの系統はBDF1を用い、前核期胚の雄性前核にtransgeneを注入した。偽妊娠ICR系マウスの片側卵管に25embryosを移植し、得られた産仔の尻尾をカットして導入遺伝子をPCR法にて選別した。兄妹交配によりトランスジェニックマウス(pZPA8.7K.Tg)を樹立した。これらの系統のうち2系統(_<2,>8)にtransgeneの存在が確認できた。転写産物は卵巣以外に肝臓、心臓、肺などにも検出された。免疫組織的検討からは、卵巣組織内の卵細質内および透明帯にpZPAの存在を示すシグナルが得られた。しかし他の臓器においては蛋白レベルの発現を示す反応は見られなかった。妊孕性に関しては対照動物と同様であった。pZPA8.7Kを導入したマウスは多くの臓器で対応するmRNAを転写していたが、翻訳産物は本来の合成発現部位である卵母細胞と透明帯に検出された。おそらく本来の発現場所でない組織においては何らかの排除機能が働いているものと考えられる。今後、本研究で作成に成功したトランスジェニックマウスを過剰排卵処理してpZPAを発現する卵子を大量に調製し、ヒト精子との結合を調べ、男性不妊症の精子機能検査として応用できるか否か検討する予定である。また、自身のZPAを欠損したノックアウトマウスを入手し、ZPAを完全にブタタイプにしたトランスジェニック動物の作成も計画している。ヒト卵透明帯タンパクZPAのマウス卵巣での発現により、通常実験材料や検査材料として用いることのできないヒト卵透明帯を遺伝子組換えマウスから供給し、ヒト精子の機能検査、不妊症の原因解明、受精機構の解明に応用することを目的とする。1導入する遺伝子の構築(1)マウスZPAゲノムDNA断片(約2.4kb)は、米国NIHのDr.Jurrien Deanより供与を受けた。この断片から850ベースのプローブを作成し、マウスゲノムライブラリーをスクリーニング中である。(2)今後、すでに保有しているブタZPAミニジーンにクローニングした5'上流領域(6kb程度を予定)を接続してマウスに導入する予定である。

(3)同じく米国NIHのDr.Jurrien Deanより供与を受けたヒトZPAゲノムDNA断片(9.4bp)をもとに、ヒトゲノムライブラリースクリーニング中である。2トランスジェニックテクニックの確立(1)技術の確立のため大阪大学岡部勝教授よりpCX-EGFPの供与を受けた。(2) B6DBAF1/JメスマウスにPMS/hCGを投与して過剰排卵処理を行い、同系オスマウスと交配し卵管より前核期胚を回収した。(3)平成10年度設備備品として購入したマイクロピベットプーラーにて注入針を作成し、同じく本年度購入の設備備品、マイクロマニブレーター付倒立顕微鏡システムとマイクロインジェクターを用いて、前核期胚雄性前核にpCX-EGFPを注入した。(4)処理した胚60個のうち38個が胚盤胞にまで分化した(63.3%)。また処理した胚のうち10個がGFPを発現して、蛍光を発した(16.7%)。この研究の目的は、受精機能と密接に関わるヒト卵透明帯タンパクZPAをマウス卵巣で発現させ、通常実験材料や検査・材料として用いることのできないヒト卵透明帯を遺伝子組換えマウスから供給し、ヒト精子の機能検査、不妊症の原因解明、受精機構の解明に応用することである。1導入する遺伝子の構築(1)米国NIHのDr.Jurrien Deanより供与を受けた、マウスZPAゲノムDNA断片(約2.4kb)から850ベースのプローブを作成し、マウスゲノムライブラリーをスクリーニングした。その結果、マウスZPAのプロモーター部分を含む120KbのDNA断片を得た。現在、Sma1あるいはXba1により得られる約20Kの断片にプロモーター領域を確認しているが、さらに6K程度にしぼる予定である。(2)すでに保有しているブタZPAミニジーンに、プロモーターとして機能することが報告されているマウスZPAゲノムDNA(1.2kb)の5'flanking領域を接続して、8.7kbのトランスジーンを構築した。(3)ヒトZPAをコードする遺伝子を単離するため、米国NIHのDr.Jurrien Deanより供与を受けたヒトZPAゲノムDNA断片(9.4bp)をもとに、ヒトゲノムライブラリースクリーニング中である。2トランスジェニックマウスの作出(1)上記(2)のトランスジーンをQiaexにより精製し、DNA濃度を80.4ng/mlとして保存した。前核に注入するときはT10E0.2で10倍希釈した。(2)B6DBAF1/JメスマウスにPMS/hCGを投与して過剰排卵処理を行い、同系オスマウスと交配し卵管より前核期胚を回収した。(3)平成10年度設備備品として購入したマイクロピペットプーラーにて注入針を作成し、同じく購入の設備備品、マイクロマニプレーター付倒立顕微鏡システムとマイクロインジェクターを用いて、前核期胚雄性前核にトランスジーンを注入した。(4)トランスジーンを注入した胚は2細胞期胚まで培養し、ICR系の偽妊娠メスマウスの卵管に移植した。現在、出生したマウスにトランスジーンが導入されているかどうか、検査中である。体外受精・胚移植は不妊治療として大変有効であるが、この治療法は精子に十分な受精能力があることが前提となる。
意図的な行動生成時における注意資源配置のダイナミクス

本研究は,被験者が自分の意思で始める行動の負荷が,適応的行動に及ぼす影響を調べた。被験者は2つの系列をモニタし,個別の異物検出モードでの標的検出ができていた。特定皮質領域内に存在する神経伝達物質の濃度を直接計測可能な核磁気共鳴スペクトロスコピーを用いて,後部頭頂葉と前頭前野に存在するGABAの濃度を測定した。注意の一時的な抑制を反映する注意の瞬きが起きやすい個人ほど,GABA濃度は前頭前野で低く後部頭頂葉で高いことが示されたことがわかった。意図的行動生成と注意のダイナミクスを調べるために,2つの下位プロジェクトに分けて実施した。注意のダイナミクスについては注意捕捉課題を用いて社会性が高く,かつ課題非関連の妨害刺激として顔画像が注意捕捉を起こす程度を調べた。この実験から,課題非関連事態であっても注意捕捉が生じることがわかった。もう1つの下位プロジェクトでは,意図的行動生成のひとつとして書字行動に注目した。漢字単語の書取課題を実施し,単語属性効果および誤反応特徴について検討した。正答率および潜時に頻度効果と心像性効果が見られ,健常成人が語音から綴りを想起する過程には単語の音,意味,綴りに関する語彙情報を用いて綴りを想起する語彙経路を活用していることが示唆された。意図的行動が作用する注意成分を特定するため,注意の働きを検討可能な6つの課題(高速逐次視覚呈示課題,注意補足課題,視覚探索課題,オブジェクト置き換え課題,メタコントラストマスキング課題,ワーキングメモリ課題)を用いて,自動的に刺激群が呈示される場合と比較して,意図的行動によって刺激群が呈示された場合に課題成績がどのように変化するのかを調べた。また,意図的行動生成時の瞳孔径計測プロトコルを確立するため,検討が先行していた高速逐次視覚呈示課題を用いて,意図的行動と瞳孔径変化の関係を詳細に分析し、成果を国際学会で発表した。さらに,H27年度以降に担当する脳波解析に備え,解析のための環境を整えた。より具体的には,刺激提示の前に観察される脳活動と,提示象後に観察される脳活動及びパフォーマンスとの関係を調べるため,独立成分分析や時間周波数解析を含む解析のプロトコルを確立した。この解析プロトコルを過去に収集した脳波データに適用した結果について学会で発表した。H27年度は,意図的行動実施中に作業記憶が別の課題で占有されている際の作業記憶内容の書き換え現象について検証した。実験の結果,作業記憶が占有されていることで新たな入力が作業記憶ないように置き換わる,resulting set configurationという現象が生じることを確認し,これが刺激次元間でも生じることを報告した。加えて,意図的行動が作用する注意成分を特定するため,注意の働きを検討可能な6つの課題(高速逐次視覚呈示課題,注意補足課題,視覚探索課題,オブジェクト置き換え課題,メタコントラストマスキング課題,ワーキングメモリ課題)を用いて,自動的に刺激群が呈示される場合と比較して,意図的行動によって刺激群が呈示された場合に課題成績がどのように変化するのかを調べた。また,意図的行動生成時の瞳孔径計測プロトコルを確立するため、検討が先行していた高速逐次視覚呈示課題を用いて,意図的行動と瞳孔径変化の関係を詳細に分析した。一方,脳活動計測については,刺激呈示前の脳活動解析手法を確立した。写真刺激の自己関連性判断を行った際の脳波解析にこの手法を適用することで,刺激呈示前-500 msのアルファ波のパワーが刺激の自己関連性判断を予測することを示した。さらに,このアルファ波のパワーは,前部帯状回のグルタミン酸濃度と相関することも明らかとなった。前部帯状回は刺激の自己関連性の処理と関連することが知られていることから,この結果は刺激呈示前のアルファ波が刺激の自己関連性を予測するという結果と整合するものといえる。これらの結果から本研究課題において確立した脳活動解析手法が,刺激呈示前の脳活動と課題のパフォーマンスとの関連を検討する際に有用であることが示された。この成果はSocial Neuroscienceで誌上発表した。代表者はresulting set configurationに関する実験実施,およびその報告をActa Psychologia誌に報告した。これに続いて,2つの知覚的構えが混在する事態での意図とその分割についてはThe Quarterly Journal of Experimental Psychology誌に投稿中であり,1回目の査読対応を済ませ,再投稿した。この過程で3つの追加実験を行い,その結果はresulting set configurationが生じるときに,トップダウンの知識が関与していることを突き止めた。これは従来の研究で知られていなかったことであり,その点では予定した進捗とは良い意味で異なるといえる。本研究では,意図的動作による視覚的注意の一時的な促進はピーク潜時約500msの急峻な瞳孔拡大をもたらすことを明らかにした。瞳孔拡大は青斑核-ノルアドレナリン系の活動を反映することから、視覚的注意の一時的な促進には神経伝達物質ノルアドレナリンの関与が示唆される。この成果を発展させるために、本年度は視覚的注意の一時的な抑制処理に関わる神経伝達物質の特定を目指した。そのために、神経伝達物質の皮質内濃度を直接計測可能な核磁気共鳴スペクトロスコピーを用いて、視覚的注意の一時的な抑制を反映する注意の瞬き課題の成績と神経伝達物質GABA濃度の個人内相関を実験的に検討した。その結果、注意の瞬き課題に優れている個人のGABA濃度は、前頭前野で高く、後部頭頂野で低いが、視覚野では関係しないことを発見した。

この成果は、視覚的注意と神経伝達物質の関係を直接的に示した世界初の研究としてThe Journal of Neuroscienceで誌上発表した。さらに,脳波の時間周波数解析により,運動開始後のベータガンマ帯域の機能について検討を行った。その結果,意思決定後に前頭中心部においてベータガンマのパワーが強く生起するほど,後に一度選択した選択肢を再度選択しやすくなることが明らかとなった。このことからベータガンマパワーは自身が選択した選択肢に対する価値の付与に関連すると考えられる。この成果はScientific reportsで誌上発表した。またそのような価値の付与には報酬系が関わっていると考えられることから,報酬感受性と意思決定による価値の変化との関連を検討したところ報酬感受性が高いほど選択した選択肢に対する価値が上昇することが明らかとなった。本研究は,被験者が自分の意思で始める行動の負荷が,適応的行動に及ぼす影響を調べた。被験者は2つの系列をモニタし,個別の異物検出モードでの標的検出ができていた。特定皮質領域内に存在する神経伝達物質の濃度を直接計測可能な核磁気共鳴スペクトロスコピーを用いて,後部頭頂葉と前頭前野に存在するGABAの濃度を測定した。注意の一時的な抑制を反映する注意の瞬きが起きやすい個人ほど,GABA濃度は前頭前野で低く後部頭頂葉で高いことが示されたことがわかった。意図的行動生成に関する実験は概ね順調に進展している。現在,キー押し行動の生成に関わる知覚促進とその神経基盤に関する実験が完了し,投稿中である。本年度は最終年度であり,代表,分担者ともに連携を強めて計画を推進する。具体的には,二重課題事態での行動前,行動中の脳活動計測や作業記憶との関係に焦点を絞った実験を実施する。28年度が最終年度であるため、記入しない。認知心理学本年度は意図的行動生成とそのメタ認知に関する実験,および行動意図と環境音の一致/不一致が行動に及ぼす影響を調べる実験を実施する。メタ認知としては殊更に投入する注意資源を操作していない中立事態にくらべて,その倍の労力を投入するよう教示した事態と,中立事態の50%の労力をかけた事態でのパフォーマンスを比較する。代表者の異動により,研究設備,被験者募集環境の再構築が必要となったため。通常の実験では被験者謝金の支払いを見込んで計画を立てているが,コースクレジットを希望する被験者が多かったため,支払額が大幅に少なくなったことが主たる理由である。2014年度は特に後期にオムニバス形式の授業担当日が比較的早かったため,研究室の内容に関心を持った学生さんが多く,ほとんどがコースクレジットを希望して参加した。そのため謝金支払いが選択されなかった。同時に,学部学生の実施する課題演習IIという授業の他の実験と同時並行で同じ時間帯に実施したため,実験補助員を雇用する必要がなくなったことから次年度使用額が生じた。
有限温度・密度QCDの臨界点探索

本研究課題では、有限温度・密度量子色力学の臨界点をモンテカルロ法により決定することが目標である。この系には符号問題が存在することから、その方策として位相再重み付け法を採用した。特に、その位相を厳密に計算することにより揺らぎを抑え、かつ、申請者が開発した高速計算アルゴリズムの開発により高統計を実現したことによって、符号問題をある程度制御することに成功した。その結果、目標であった温度方向格子サイズ6での臨界点を定めることができた。具体的には、クォーク質量とクォーク化学ポテンシャルで張られる空間では臨界点が集合を成し「臨界線」を形成するのであるが、その曲率を統計的有意に決定することができた。最終目標である有限密度系のシミュレーションに先立ち、今年度はゼロ密度系での計算を主に行った。これによって、計算手法・解析手法の点検を行うことが目的である。ゼロ密度系においてもクォーク質量を変化させることによって相転移の次数が変わり、1次相転移からクロスオーバーへと移る境界上に2次臨界点が現れることが知られている。それを確かめるべく、具体的には3つのクォーク質量が縮退した仮想的な系でシミュレーションを行った。その結果、他グループによる既存の結果に比べて非常に重いクォーク質量領域に臨界点が存在することを示した。本研究において、これまで他グループではなしえなかった連続極限を実行できた点が意義深い。しかし、それと同時に、本研究で用いた格子作用では、離散化誤差が比較的大きいことも明らかになった。よって、さらに精密な検証を行う必要性が残されてはいるが、一連のシミュレーション結果により一定の成果を得られたと判断し論文にまとめた。その論文はすでにPhysical review Dで出版されている。その他に、本年度に得られた結果を国際会議(於コロンビア大、口頭発表)や国内での研究会(於筑波大、招待講演)で発表しており、また、査読なし論文は2編発表している。H26年度に行われた計算は、主に筑波大学計算科学研究センターの学際共同利用(重点課題推進プログラム)やHPCI(京都大学学術情報メディアセンターシステムE)で獲得した計算資源を用いて行った。本年度は、研究の最終目標の一つである有限密度QCD系の臨界点、および、臨界線を定めた。特に、温度格子サイズを6とし、3フレーバーQCD理論に的を絞った。格子作用には、岩崎ゲージ作用と改良型ウィルソンフェルミオンを用いた。このセットアップで、化学ポテンシャルとハドロン質量で張られる二次元パラメータ空間の相構造を調べ、一次相転移領域とクロスオーバー領域の境界線である二次臨界線を定めた。臨界点の位置決定には、コミュニティーでよく使われている尖度交差法を用いた。解析手法には、位相再重み付け法、パラメーター再重み付け法とマルチアンサンブル法などを用いた。後者の二つの方法を採用したことで、パラメーター探索を効率化でき、その節約した分の計算資源を高統計実現へ投資することができたことが研究全体の飛躍的な進展に繋がった。このお陰で、有限密度系で特徴的な符号問題を起源とする揺らぎの効果をある程度抑制することができた。得られた結果については、臨界線の曲率が正であることがわかった。これは、既存の結果と相反するものであり、今後、コミュニティーにおいて議論を呼び起こす可能性がある。これらの結果はすでに論文として発表し、国際的に評価の高いジャーナルに掲載されている。また、国際会議においても発表を行った。ただし、ここで得られた結果は、温度格子サイズが有限で、かつ、比較的離散化誤差が多く含まれているようなパラメータ領域である。よって、最終的には連続極限を実行し、系統誤差を完全に除去する必要性が残されている。これには、さらに大きな温度格子サイズが求められることから、将来的な課題とする方針である。パラメータの再重み法が予想以上に有効であることが示され、これによって研究が飛躍的に進展し、研究の最終目標である有限密度系の臨界点、および、臨界線を決定することができた。本年度は、クォーク数密度をゼロに固定し、クォーク質量のみを変化させた場合の有限温度QCDの相転移を調べた。有限温度QCDの相転移の強さ(次数)は、クォークの種類の数(フレーバー数)やクォーク質量によって変化すると予想されている。本課題では、アップクォークとダウンクォークの質量が縮退していると仮定し、ストレンジクォークも含めたいわゆる2+1フレーバーQCDの有限温度相転移を調べた。このアップ・ダウンクォーク質量とストレンジクォーク質量の2つのパラメータで張られる平面上にその有限温度相転移の次数を示したものをコロンビアプロットと呼ぶ。軽い質量領域では一次相転移を、中質量領域ではクロスオーバーを示し、その二つの領域を分ける境界線上では2次相転移を示すと考えられている。本年度の成果としては、この臨界線を特に3フレーバー対称な領域において決定したことが挙げられる。これを得るための具体的な手法はモンテカルロ法である。上記のようにクォーク質量が2つあるなど、非常に広範囲に渡るパラメータ領域を調べる必要がある。しかし、あるパラメータで行ったシミュレーションで得たデータから別のパラメータにおける情報を取り出す、再重み付け法と呼ばれる方法を使ったことにより、大幅な計算コストの削減を実現することができた。ただし、本課題で得られた結果は、まだ有限の格子間隔のものであり、今後は連続極限などを実行する必要がある。また、3フレーバー対称な領域から離れたところでの臨界線はまだはっきりとは決まっておらず、これらは将来的な課題として残されている。