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プログラム言語とその変換の形式的仕様記述に対するテストおよび誤り検出の研究

本研究では、プログラム言語とその変換系(たとえばコンパイラ)の形式的仕様が与えられたとき,記述した形式的仕様自身が正しく記述されていることをテストし,誤り検出を行う手法を開発した.仕様記述の方法には種々ものがあるが,本研究では,プログラム言語の意味(静的意味),実行(動的意味,インタプリテーション),変換(例えば最適化や目的コードの生成)がいずれも記述できる属性文法を採用する.さて,記述した形式的仕様のテストおよび誤り検出のためには,実用的な観点から次の2つのツールが必要である:(a)仕様をテストする際,あるソースプログラムに対して仕様が意味,実行,変換の点で誤っていることが分かったときに,仕様のデバッグを支援するツール,(b)仕様をテストできるようなソースプログラムの集合を,プログラム言語やその変換の形式的仕様から生成するツール.本研究では,そのうち次を実現した.1.(a)については,従来論理型言語のデバッグに用いられていたアルゴリズミック・デバッギングの手法を属性文法に応用したバグ究明戦略を提案した.さらに,その拡張アルゴリズム,属性文法クラスとの関係を考察し,属性文法に基づく生成系Junをもとにプロトタイプ・システムを作成した.属性文法に対する系統的デバッグ法の研究は従来はほとんどなされていないので,これは独創性の高い研究であると考える[研究発表6,4など].2.(b)については,プログラム言語の構文および意味が与えられたとき,構文および意味の双方について正しい/誤ったソースプログラムを生成する方法を開発し,Prologを用いてプロトタイプ・システムを作成した.本研究の特徴は,属性文法の文脈条件(プログラム言語が満たすべき意味的条件)を用いて,その条件を真/偽にすることにより,意味的に正しい/誤ったテストプログラムを生成できることである[研究発表5など].本研究では、プログラム言語とその変換系(たとえばコンパイラ)の形式的仕様が与えられたとき,記述した形式的仕様自身が正しく記述されていることをテストし,誤り検出を行う手法を開発した.仕様記述の方法には種々ものがあるが,本研究では,プログラム言語の意味(静的意味),実行(動的意味,インタプリテーション),変換(例えば最適化や目的コードの生成)がいずれも記述できる属性文法を採用する.さて,記述した形式的仕様のテストおよび誤り検出のためには,実用的な観点から次の2つのツールが必要である:(a)仕様をテストする際,あるソースプログラムに対して仕様が意味,実行,変換の点で誤っていることが分かったときに,仕様のデバッグを支援するツール,(b)仕様をテストできるようなソースプログラムの集合を,プログラム言語やその変換の形式的仕様から生成するツール.本研究では,そのうち次を実現した.1.(a)については,従来論理型言語のデバッグに用いられていたアルゴリズミック・デバッギングの手法を属性文法に応用したバグ究明戦略を提案した.さらに,その拡張アルゴリズム,属性文法クラスとの関係を考察し,属性文法に基づく生成系Junをもとにプロトタイプ・システムを作成した.属性文法に対する系統的デバッグ法の研究は従来はほとんどなされていないので,これは独創性の高い研究であると考える[研究発表6,4など].2.(b)については,プログラム言語の構文および意味が与えられたとき,構文および意味の双方について正しい/誤ったソースプログラムを生成する方法を開発し,Prologを用いてプロトタイプ・システムを作成した.本研究の特徴は,属性文法の文脈条件(プログラム言語が満たすべき意味的条件)を用いて,その条件を真/偽にすることにより,意味的に正しい/誤ったテストプログラムを生成できることである[研究発表5など].本研究では,プログラム言語の形式的仕様と,対象とするプログラム言語のソースプログラムが与えられたとき,記述した形式的仕様自身が正しく記述されていることを検査する手法を研究した.仕様記述の方法には種々のものがあるが,本研究では,プログラム言語の意味(静的意味),実行(動的意味,インタプリント),変換(たとえば目的コードの生成)がいずれも記述できる属性文法を採用する.さて,記述した形式的仕様が上の意味で正しいことを確認するには,実用的な観点から次の2つのツールが必要である.(a)仕様をテストできるようなソースプログラムの集合を,プログラム言語やその変換の形式的仕様から生成するツール,(b)ソースプログラムに対して仕様が意味,実行,変換の点で誤っていることが分かったときの仕様のバグ取りを支援するツール.平成5年度は,そのうち次を実現した.1.(a)については,プログラム言語の構文が与えられたとき,テストすべきソースプログラムを生成するシステムのプロトタイプを作成した.実装言語はPrologを用いた.意味については,さしあたり宣言された変数等を記憶しておく記号表を設けて対処した.一般に,意味(文脈条件)の仕様から,それに該当する正/誤の部分を含むソースプログラムを生成する手法の研究は,次年度の課題である.2.(b)については,従来論理型言語のデバッグに用いられたアルゴリズミック・デバッギングの手法を属性文法に応用した,系統的なバグ究明戦略を提案した[発表文献].次年度にこれを実装するため,当研究室で作成ずみの属性文法に基づく生成系Junを再設計,再実装した.本研究では,プログラム言語とその変換系(たとえばコンパイラ)の形式的仕様が与えられたとき,記述した形式的仕様自身が正しく記述されていることをテストし,誤り検出を行う手法を開発した.仕様記述の方法には種々のものがあるが,本研究では,プログラム言語の意味(静的意味),実行(動的意味,インタプリテーション),変換(例えば最適化や目的コードの生成)がいずれも記述できる属性文法を採用する.

さて,記述した形式的仕様のテストおよび誤り検出のためには,実用的な観点から次の2つのツールが必要である:(a)仕様をテストする際,あるソースプログラムに対して仕様が意味,実行,変換の点で誤っていることが分かったときに,仕様のデバッグを支援するツール,(b)仕様をテストできるようなソースプログラムの集合を,プログラム言語やその変換の形式的仕様から生成するツール.平成6年度は,そのうち次を実現した.1.(a)については,従来論理型言語のデバッグに用いられていたアルゴリズミック・デバッギングの手法を属性文法に応用したバグ究明戦略を提案した.さらに,その拡張アルゴリズム,属性文法クラスとの関係を考察し,属性文法に基づく生成系Junをもとにプロトタイプ・システムを作成した.属性文法に対する系統的デバッグ法の研究は従来ほとんどなされていないので,これは独創性の高い研究であると考える[研究発表2,3].2.(b)については,プログラム言語の構文および意味が与えられたとき,構文および意味の双方について正しい/誤ったソースプログラムを生成する方法を開発し,Prologを用いてプロトタイプ・システムを作成した.本研究の特徴は,属性文法の文脈条件(プログラム言語が満たすべき意味的条件)を用いて,その条件を真/偽にすることにより,意味的に正しい/誤ったテストプログラムを生成できることである[研究発表1].
わが国大都市における渇水対策の整備状況の比較研究

今回、「わが国大都市における渇水対策の整備状況の比較研究」のテーマで本報告を作成したのは、水資源問題を大局的な見地から捉え、かつ、議論をしていくことの必要性を考えたからである。従って第I章では、わが国の水資源問題の捉え方を、海外の水資源問題をめぐる状況との比較、わが国における水資源利用の歴史性に焦点を当てて検討を行った。大都市の渇水問題を考えていく場合、わが国の水利用をめぐる歴史的特性、社会的性格を明らかにすることによって、初めてその本質が明らかになる。その場合、わが国においては農業用水部門の水利用全体に占める役割の大きさが圧倒的に大きいことから、当初から農業用水部門を取り込んだ分析視角を立てていかないと、渇水問題の本質は明らかにならないことを指摘した。続いて第II章では、わが国の主要14都市の水資源政策の展開を、水需要の推移、水供給体制の変化に焦点を当てて検討した。その結果、わが国の大都市において、現在、明らかに水資源政策を転向させるべき状況となっているにも拘らず、水資源政策に根本からの変化が見られないことが明らかになった。そして、政策転換がなかなか実現しない理由として、水需要推移に全く対応しないまま、既存開発計画の忠実な実行だけを目的に、ダム・河口堰の建設を進める国・地方自治体の体制があることを指摘した。第III章では、名古屋大都市圏を事例として、木曽川水系の水資源開発政策、特に2004年に行われたフルプラン改正に焦点を当てて、その問題を検討した。その結果、まさに木曽川水系のフルプラン改正内容そのものに、わが国水資源政策の有する問題の本質が含まれていることが明らかとなった。今年度は研究に必要な資料収集、概要把握につとめたため、新たに得られた知見は必ずしも多くないが、以下のような知見を得るに至った。研究対象とする都市は政令指定都市に東京特別23区を加えた14市であるが、そのうち、名古屋市、京都市、大阪市を中心に、より具体的な聞き取り、資料調査を行った。1.名古屋市では既に通常時の水資源開発は終了し、現在、異常渇水対策へと移行しつつある。その中の対策手段として長良川河口堰、徳山ダム事業等への水源確保策が進められているが、既存水源において十分な水が確保されているため、市の計画においても、両事業を対策として具体化することができていない。既存水源である木曽川を利用した対策の有効性が高いことが予想される。2.京都市、大阪市、神戸市はいずれも琵琶湖・淀川水系を水源としている。琵琶湖・淀川水系では今後、水資源開発を目的とした新規ダム開発を行わないことが国土交通省の政策として決定された。名古屋市同様、通常時の水資源開発、さらには異常渇水対策も終了したことを予見させる。個々の自治体において必ずしも明確な形で異常渇水対策が制度化されているわけではないが、これまでの開発によって異常渇水対策を含めて水資源の確保が終了し、今後は既存の水源を有効利用したシステム構築へ向かうことが予想される。3.現在も人口増加の続く東京都市圏内の政令指定都市(東京特別区を除く)等においては、通常時の水資源開発と異常渇水対策の制度分離と関連性の明確化が今後、求められていくであろう。最も水資源確保、特に異常渇水対策に苦慮する福岡市では、海水淡水化事業が進められているが、筑後川等、近隣水源との関連も含め、2003年度以降、より具体的な分析が必要である。今年度は研究上の前提となる対象14都市のデータ分析、比較分析を行い、その上で、各水道事業の現況把握と渇水対策のとりまとめを行った。対象14都市の中で名古屋市においては、より具体的な聞き取り調査を行った。1.対象都市のいずれにおいても、水道用水の使用量増加は見られなくなった。

従って、今後の水資源対策の第一の目的は利水安全度の向上(渇水対策)に移行していることが明らかになった。2.水資源開発水系に指定されている利根川水系、木曽川水系、淀川水系、筑後川水系においては、国土交通省が中心となって、水資源開発計画の見直しを進めている。その中で、これまでの水資源開発の前提となる利水基準年(渇水基準年)が降雨状況の変動に伴い、その安全度が低下していることが指摘され、現在、各水系で利水安全度の見直し作業が進められていることが明らかとなった。その中において、東京(23区)、さいたま市、千葉市の依存する利根川水系では、全体計画(フルプラン)の見直し作業がほぼ終了、名古屋市の依存する木曽川水系、大阪市、京都市、神戸市の依存する淀川水系では現在、見直し作業が実施中であるが、渇水対策を含め、今後のダム建設を中止するとした淀川水系と、建設を継続している利根川、木曽川水系において、その方向性の違いが明確になりつつある。3.政府開発水系に依存していない札幌市、仙台市、横浜市、川崎市、広島市では独自の水資源対策が進展中である。しかし、いずれの都市においても、今後、新規ダム開発計画は躊躇されており、既存施設・システムの見直しが進むものと思われる。本年度は研究最終年度に当るため、研究課題において残された課題の実施と報告書の作成を目的とした。まず、昨年度からの引き続きの作業として対象都市ごとの過去の渇水経験、その時の対策を『水道史』等の資料と、現地での聞き取り・資料収集から明らかにした。現地調査は北九州市と広島市で行い、その上で、統計資料からの類型化との比較を行った。以下、本研究において明らかになったことの概要を説明する。1.大都市水道政策の類型化(1)通常の水道整備が第一次オイルショック時までに終了した都市-東京、名古屋、大阪(2)通常の水道整備が現在までに終了した都市-札幌、仙台、横浜、川崎、京都、神戸、広島、福岡、北九州(3)現在も通常の水道整備を残している都市-さいたま、千葉2.水道整備策における類型化(1)国のフルプランとの関係で整備が行われてきた都市-東京、千葉、さいたま、名古屋、京都、大阪、神戸、福岡(2)市単独で整備が行われてきた都市-札幌、仙台、川崎、横浜、広島、北九州3.渇水対策の類型化以上の水道政策の類型化を通じて、(1)既に十分な水源を確保し、既存政策の中での対応が可能な大阪、京都、と、(2)既に十分な水源を確保しているものの、フルプランの中でさらに新規水源確保を目指している東京、さいたま、名古屋、(3)市単独で新規水源確保を目指している横浜等に分類することができた。一部を除けば、わが国の大都市は既に渇水対策としての水源確保は終了している。そうした中、フルプランの新規水源施設計画に拘束された都市において、現在もダム建設が進められていることが、他の渇水対策の選択肢の選択を妨げている。
硫黄窒素三重結合の化学

チアザイン類(R^1R^2R^3S≡N)は硫黄と窒素の三重結合をもつ非常に珍しい化合物で、このような化合物の存在は一般にあまり認識されていない。我々はN-ハロスルフィルイミンから若干の有機チアザインの合成法を見いだしてきた。このうち最初に見出したS,S-ジフェニル-S-フルオロチアザインについては1965年にCliffordらが初めて合成したという報告があるが我々が合成したものとスペクトルデータが全く異なっていた。そこで我々が合成したものの構造が正しいことを確認するためにp-ニトロ誘導体を用いてX-線結晶構造解析を行った結果、結晶中の構造は硫黄を中心に歪んだテトラヘドラル構造をとっており、我々の化合物が間違いないことが分かった。さらにSN結合距離は1.441Åであり、S,S,S-トリフェニルチアザイン(1.462Å)やF_3SN(1.416Å)と同様かなり短く、三重結合性がかなりあることが分かった。S-フルオロチアザインは酸でもアルカリでも触媒作用を受け対応するスルフォキシイミンを与える。そこでこの反応機構を速度論的に検討した結果、pHに依存して3種類の反応機構で進むことが分かった。反応は酸性領域からpH10くらいまでの範囲で一次速度式、pH10以上で2次速度式に従い、pH4以下やアルカリ条件下では付加脱利機構を支持する結果が得られたのに対してpH4-10でpH依存性がなく、いろいろな速度パラメーターを検討した結果、反応はチアジルカチオン中間体[R^1R^2S≡N]^+を通るS_N1型の機構で進行することが示唆された。このような中間体は大変珍しく、この中間体からさらに多くのチアザインの誘導体の合成が期待できる。そこでS,S-ジフェニル-N-ブロモスルフィルイミンからAgBF_4を用いて臭素を引き抜き、種々の求核剤と反応させたところ、N-ブロモスルフィルイミンと求核剤のみからでは今まで生成しなかったアミノチアザインやアルコキシチアザインが収率よく得られ、チアジルカチオンを経由するチアザインの新しい合成ルートを開くことができた。S-フルオロチアザインを用いてさらに新規へテロ環化合物である2,2^1-ビフェニリレン-フェニルチアザインを合成し、X-線結晶構造解析により構造の確認を行った。
銀同位体及びタングステン同位体を用いたコアマントル相互作用の検証

3年目最終年度には、マントル内でのWの挙動に制約をあたえるため、マントル鉱物(フォルステライト-エンスタタイト)多結晶体中のタヒグステンの拡散実験を試み、多結晶体中のW拡散のin situ分析に成功した。タングステンの拡散係数はSIMS(物質・材料研究機構設置)を用いて測定を行った。タングステンの拡散実験は、SIMSによるDepth Profile法から、拡散のin-situ分析に成功し、1300度(大気圧下)で格子拡散(10^<-16>m^2/s)と粒界拡散(10^<-10>m^2/s)という予察的な結果を得た。将来的には地球集積時のHf-Wの平衡やマントル内でのタングステンの移動についての議論を進める基礎的なデータとなり得る。しかし多結晶体中の不適合元素については、研究が進んでいないため、今後他の元素を含む詳細な拡散パス・拡散メカニズムなどの研究が期待される。特に最終年度には拡散実験方法の改良や、測定方法の改良を行いつつ、正確な拡散メカニズムの検証を行うための手法を吟味した。薄膜拡散法に加えて、イオン注入法や溶液法などの薄膜作成方法を実施し、比較した。イオン注入法では単元素の拡散メカニズムの解明が適しているが、地球化学に必要な多元素拡散のメカニズムの解明には、溶液法が有効と考えられる。溶液法ではSIMS測定に適した薄膜厚を作製する方法を改良し、単元素の拡散については、イオン注入法とほぼ同じ程度の精度で測定できるようになった。また、Wの拡散実験に加えて、固溶度の測定も試みた。固溶度の測定には、SIMSの標準試料が必要となる。標準試料の作製にはイオン注入法を用いた。今後固溶度の測定も進める予定である。初年度は、地球のマントル対流の規模を地球化学的な手法で明らかにするため、コアーマントル相互作用をタングステン同位体比トレーサーから、主に南ポリネシア諸島のラロトンガ島、ツバイ島、マンガイア島、ルルツ島について検証した。またこれらの地域以外にハワイ島、オントンジャワ海台の試料のタングステン濃度と同位体比を測定し、検証した。南ポリネシア諸島のタングステン同位体比からは、マントルが外核近くから上昇しているという証拠であるコアーマントル相互作用を明確に示す試料は見つけられなかった。南ポリネシア諸島の約30データ(21試料)から系統的に得られたタングステン濃度と同位体比の関係から、0.6%以下のコア物質の寄与の可能性があることを示すことができた。この結果は国際学会で発表し、国際学会雑誌に投稿中である。さらにこのような議論を行うためにはより、精度のよいタングステン同位体比測定を行う必要があり、1つの試料複数回測定することで、誤差をより小さくすることにした。また初年度中に明らかになった問題点として、これまでマントルを代表すると考えられてきたタングステン同位体比が1997年に発表された1データのみであり、より精度の良い方法で再測定と追加測定をする必要があることがわかった。しかし、マントルを代表すると考えられる地球岩石には、これまで測定してきた岩石より100分の1程度低いタングステン濃度しか含まれておらず、今まで用いてきた方法では測定できないことがわかった。そこで初年度後半から新たな方法を開発している。2年度は,地球のマントル対流の規模を地球化学的な手法および鉱物科学的な手法で明らかにするため,南アフリカキンバライトやセントヘレナ火山などのタングステン同位体比を測定し、また、マントル鉱物多結晶体中の金属元素拡散速度について実験を行った。南アフリカキンバライトやセントヘレナ火山を含む5地域から得た岩石試料中のタングステン同位体比からは、マントルが外核近くから上昇しているという証拠であるコア-マントル相互作用を明確に示す試料は見つけられなかった。初年度に行った、南ポリネシア諸島のタングステン同位体比とタングステン濃度からはコア物質の影響が最大でも0.5%であることがわかり、地殻物質の混合の影響などの考察をまとめた論文は国際学術雑誌に掲載された。またタングステンなどの微量元素を測定する際の岩石粉砕中に生じるコンタミネーションを見積もり、非常に低いタングステン濃度をもつ試料や粘土層など試料には人工石英瑪瑙乳鉢を用いた。この結果はまとめて国際学術雑誌に採択が決定した。鉱物科学的な視点からは、マントル鉱物多結晶体中のタングステンやプラチナの拡散速度を求める実験を行った。まずマントル鉱物多結晶体を合成し、最適な拡散源(合金・薬品・薄膜・蒸着)を模索した。多結晶体表面の状態などを観察した結果、薬品ベースか蒸着ベースが最適と考え今後の実験に用いることにした。初年度・2年度に引き続き、地球のコア-マントル相互作用をタングステン同位体比トレーサーを使って検証するために、セントヘレナ火山、サモア島、ロシアキンバライトのタングステン濃度と同位体比を測定した。最終年度までに、化学的端成分をカバーする7地域全65サンプルの岩石試料のタングステン同位体比を分析し、160のデータを測定することに成功した。タングステン同位体比測定には、より高精度な測定を行うために、高知コアセンターのマルチコレクター型ICP-MS(NEPTUNE)も使用し、前年度より誤差を小さくすることにも成功した。

また、マントル内でのWの挙動に制約をあたえるため、マントル鉱物(フォルステライト-エンスタタイト)多結晶体中のタングステンの拡散実験を試み、多結晶体中のW拡散のin situ分析に成功した。タングステンの拡散係数はSIMS(物質・材料研究機構設置)を用いて測定を行った。65試料のタングステン同位体比測定の結果(図1)、測定誤差範囲を超えてW同位体比の不均質は観察できなかった。タングステンの拡散実験は、SIMSによるDepth Profile法から、拡散のin-situ分析に成功し、1300度(大気圧下)で格子拡散(10^<-16>m^2/s)と粒界拡散(10^<-10>m^2/s)という予察的な結果を得た。将来的には地球集積時のHf-Wの平衡やマントル内でのタングステンの移動についての議論を進める基礎的なデータとなり得る。しかし多結晶体中の不適合元素については、研究が進んでいないため、今後他の元素を含む詳細な拡散パス・拡散メカニズムなどの研究が期待される。3年目最終年度には、マントル内でのWの挙動に制約をあたえるため、マントル鉱物(フォルステライト-エンスタタイト)多結晶体中のタヒグステンの拡散実験を試み、多結晶体中のW拡散のin situ分析に成功した。特に最終年度には拡散実験方法の改良や、測定方法の改良を行いつつ、正確な拡散メカニズムの検証を行うための手法を吟味した。薄膜拡散法に加えて、イオン注入法や溶液法などの薄膜作成方法を実施し、比較した。イオン注入法では単元素の拡散メカニズムの解明が適しているが、地球化学に必要な多元素拡散のメカニズムの解明には、溶液法が有効と考えられる。溶液法ではSIMS測定に適した薄膜厚を作製する方法を改良し、単元素の拡散については、イオン注入法とほぼ同じ程度の精度で測定できるようになった。また、Wの拡散実験に加えて、固溶度の測定も試みた。固溶度の測定には、SIMSの標準試料が必要となる。標準試料の作製にはイオン注入法を用いた。今後固溶度の測定も進める予定である。
新免許法に対応する教員養成課程体験的カリキュラムの体系的構築に関する実践的研究

1.教員養成課程体験的カリキュラムとしてのフレンドシップの類型平成12年度に実施した全国のフレンドシップ事業に関するアンケート調査結果に基づき、5つに類型化した。2.類型別フレンドシップ事業の教員養成における教育効果(1)弘前大学教育学部の社会教育参画型フレンドシップ事業が、教員養成プログラムとして意味のあることを学生のエゴグラムや感想文の分析から実証的に明らかにした。(2)信州大学の「信大YOU遊広場」と「全国フレンドシップ活動」を事例に、フレンドシップ事業の教育的効果を考察し、子ども理解や指導方法の基礎の獲得、企画力・想像力の育成、そして他大学との交流へという体系を導き出した。(3)教育実習とフレンドシップ事業を対比し、フレンドシップ事業での学生の「学び」について、(1)トップダウンではなく、自ら考える姿勢と力の育成、(2)定型がない一型に対する修正可能という暗黙知の生成等を指摘した。3.教育実習カリキュラムの改革動向(1)「教育実習を柱とする体験的カリキュラムに関するアンケート調査」の結果にもとづき、1年次4年次生を対象とする教育実習カリキュラムについて、その全国的動向と特徴を整理した。(2)教員養成大学・学部の2年次生および3年次生を対象とする教育実習カリキュラム編成について、「教育実習を柱とする体験的カリキュラムに関するアンケート調査」の結果にもとづいて全国的動向と特徴を整理した。本年度は、2回の研究会を開催し、体験的カリキュラムの体系的構築の視点を明確にした。その概要は以下の通りである。(1)教育実習の位置づけ、性格、内容の見直しと教育実習指導の充実・改善(2)体験的な学びを軸にした新しい教員養成カリキュラムの構造化・体系化(3)4年一貫の体験的カリキュラムの構築(4)体験的カリキュラムと理論的・学問的なカリキュラムとの関連づけ(5)新しい教員養成カリキュラム創造の梃子としてのフレンドシップ事業(6)フレンドシップ事業の創造的な展開さらに、基礎的データを得ることを目的に新免許法に対応する教員養成課程の体験的カリキュラムの実施状況に関するアンケート調査を平成13年2月に、全国の国立大学教育実践研究関連センターに依頼して実施した。主な項目は、(1)フレンドシップ事業としての授業科目名と単位数、及び必修、選択の別。(2)対象学年および参加人数、(4)授業科目の教員養成カリキュラム上の位置づけ及びその分類、(5)フレンドシップ事業と「教育実習」との関連性、(6)の授業科目の開設時期、(7)実施内容、(8)フレンドシップ事業の協力機関、(9)フレンドシップ事業において活用している施設、(10)フレンドシップ事業を通して学生に育成したい資質・能力・態度、等である。アンケートは現在回収中である。本年度は、1回の研究会を開催し、「教育実習を柱とする体験的カリキュラム」に関するアンケート調査の検討・作成を行うとともに全国の教員養成大学・学部を対象にアンケート調査を実施した。アンケートの概要は以下の通りである。(1)教育実習を中心に、どのような体験的な授業科目等が各年次に位置づけられているか。(2)平成9年度から平成15年度までに、教育実習について何らかの改革をなされたり、なされる計画があるかどうか。(3)平成9年度から平成15年度までに、教育実習(事前事後指導を含む)、フレンドシップ事業、介護等体験以外に、教員養成カリキュラムに学生たちの体験的な活動を含んだ授業科目の新設や、既存授業科目の内容の変更などがなされたり、なされる計画があるかどうか。調査結果については現在集計中である。なお、平成12年度に実施し13年度に集計を行ったフレンドシップ事業に関するアンケートの集計結果は、以下の通りである(回収率は72.9%)。(1)教職科目(27科目)、教科(11科目)、教科教職科目(6科目)、その他(11科目)として実施。(2)必修科目は38.2%、選択科目は54.5%(3)協力機関としては都道府県教委(27大学)、市町村教委(26大学)、公立小・中学校(20大学)、県立少年自然の家(14大学)の順で学外の協力を得ていることが明らかとなった。

(4)使用施設としては、大学(17大学)、県立少年自然の家(17大学)、公立小・中学校(13大学)であった。(5)フレンドシップ事業の目的は、・子ども理解、触れ合いの場の提供、・実践的指導力、・企画力の体得、・教職への意欲動機付けの順で多かった。(6)フレンドシップ事業の内容としては、・野外活動(27大学)、・工作物づくり(23大学)、遊び(22大学)、・理科実験観察(17大学)等の順であった。1.教員養成課程体験的カリキュラムとしてのフレンドシップの類型平成12年度に実施したアンケート調査結果に基づき、全国のフレンドシップ事業が5つに類型化できることを明らかにした。2.類型別フレンドシップ事業の教員養成における教育効果(1)弘前大学教育学部の社会教育参画型フレンドシップ事業が、教員養成プログラムとして意味のあることを学生のエゴグラムや感想文の分析から実証的に明らかにした。(2)熊本大学教育学部の学生企画型フレンドシップ事業が、「子どもを見る眼」および「企画力」を育成する上で有効であることを明らかにした。(3)信州大学の「信大YOU遊広場」と「全国フレンドシップ活動」を事例に、フレンドシップ事業の教育的効果を考察し、子ども理解や指導方法の基礎の獲得、企画力・想像力の育成、そして他大学との交流へという体系を導き出した。(4)教育実習とフレンドシップ事業を対比し、フレンドシップ事業での学生の「学び」について、(1)実践の目的や内容をトップダウンではなく、自ら考える姿勢と力の育成(2)定型がない一型に対する修正可能という暗黙知の生成(3)実践は、子供達と実践に関わる仲間とともに創るという認知の生成の3点を指摘した。3.教育実習カリキュラムの改革動向(1)「教育実習を柱とする体験的カリキュラムに関するアンケート調査」の結果にもとづき、1年次4年次生を対象とする教育実習カリキュラムについて、その全国的動向と特徴を整理した。(2)教員養成大学・学部の2年次生および3年次生を対象とする教育実習カリキュラム編成について、「教育実習を柱とする体験的カリキュラムに関するアンケート調査」の結果にもとづいて全国的動向と特徴を整理した。4.教員養成大学・学部における体験的カリキュラムの体系的構築の枠組みに関する提案「人間の成長・発達についての深い理解」「教科等に関する専門的知識」の修得を目指す「学問」(Scholarship)、「教育者としての使命感」「幼児・児童・生徒に対する教育的愛情」を涵養する「教師学」(Educatorship)、そして「広く豊かな教養」からにじみ出る「友情」(Friendship)の三つの枠組みを視野において、21世紀の教員養成カリキュラムを体系的に構築する必要があることを指摘した。
ブラウザを利用した初学者のための統計解析ソフトウェアの開発

本研究は日本の統計学習の普及・推進のために、ブラウザ上で動作し統計解析を行うことができる無償提供のソフトウェアの開発を目的とする。開発するソフトウェアは教師が容易に導入できるようにするために、フリー(無償)での提供を行い、既存の統計ソフトウェアのように多機能ではなく、初等・中等教育用に特化した機能とシンプルなインターフェイスを有するソフトウェアを備える。その結果、学習者にとっては、統計処理に係る手間を省くことができ、データ解析により多くの時間・労力を割くことができるようになる。教師にとっては。統計の概念形成や手法の習得にとどまらず、これらを活用することの指導がやりやすくなる。モデルを提供する事によって日本における統計学習の普及・促進のための礎石を供すことへとつながり、さらに将来的な統計学習環境実現のためのモデルケースを提案することとなる。研究の基本方針は以下の4項目である。1、教育現場でのソフトウェア利用状況調査及び統計学習状況に関する調査を実施する2、統計学習用ソフトウェアを開発する3、開発したソフトウェアを教育現場で利用してもらうことで実用性の検証や改善点を洗い出す4、ソフトウェアの改良と利用効果に関する調査を実施する本年度は、開発するソフトウェアの教育現場での利用状況調査及び統計学習状況に関する調査と、統計学習用ソフトウェア(プロトタイプ)の開発を行った。その経過報告を情報処理学会創立50周年記念(第72回)全国大会で成果報告をおこなった。教師にとっては。
海域アジア交易におけるベトナムの役割-ゲアンの考古学調査から-

本研究は、インドシナ半島内陸から海への出口である、ベトナム北中部のゲティン地域において考古学調査を実施し、その成果から、ベトナム沿岸部をハブとした内陸部と海域アジアの交易の様相について考察するものである。ゲアン省及びハティン省において、2015年12月と2016年9月に発掘調査を実施した。調査では、陳朝から黎朝期のベトナム陶磁器や、明朝から清朝の中国貿易陶磁器が多数出土し、ラム川河口部が、13世紀の陳朝以降、対外交易を行う港であったことが考古学的に確認できた。また、調査地域における朱印船貿易時代の日本人の活動を示す資料等を確認し、日越交流史研究を進展させる成果を得ることができた。インドシナ半島内陸部を流れる河川の出口であるベトナム北中部のゲアンにおいて考古学調査を実施した。ゲアンをハブとした内陸部と海域アジアの交易について研究するための資料を得るため、12月に第1次発掘調査を実施した。発掘調査は、ハノイ国家大学およびゲアン省博物館と共同で計画、実施し、日本の朱印船が来航していた可能性の高いフンチャウ村において3箇所のトレンチ調査を行なった。調査の結果、17世紀から19世紀の陶磁器が出土し、朱印船時代の文化層を確認することができた。また、発掘地点に隣接するフックタイン寺の古文書の調査では、寺が保管する冊封を写真で撮影し資料化を実施するとともに、その記述内容から、この地が日本の朱印船(角倉船)が来航していた「興元」という地名であったことを確認することができた。あわせて、ハティン省のギースアン地区、ホイトン地区、タインホア省のラックチュン地区の踏査も実施し、多数のベトナムおよび中国陶磁器を表採した。発掘調査で出土した遺物および表採した資料は、ゲアン省博物館において水洗い、分類、統計などの整理作業を実施し、図面などは日本において整理作業を実施した。一連の調査により、ゲアンからハティンにかけての海岸線沿い、およびラム河流域には、多数の遺跡および中国陶磁器の分布が確認でき、交易品の生産、流通、消費の流れからインドシナ半島を横断する東西回廊の海への出口としてのゲアンの役割を考察するための資料を得ることができた。当初の計画通り、発掘調査を実施している。発掘調査では、明確な遺構を確認することができなかったため、発掘調査から調査地点の考古学的意義付けをするこことができなかったが、古文書調査や遺跡踏査によって、多くの知見、資料を得ることができた。今年度の調査成果は、計画通り、平成28年8月に実施される世界考古学会議において発表する予定である(エントリー済)。また、学術雑誌への研究ノート(査読有り)としての投稿を予定している。「交易の時代」における海域アジア交流史の研究は、史料の豊富な東南アジア島嶼部を中心に語られることが多く、人や情報の動きからの考察が主流であった。本件研究では、インドシナ半島内陸部を流れる河川の出口である、ベトナム北中部のゲアン、ハティン地域において考古学調査を実施し、ラム川をハブとした内陸部と海域アジアの交易について研究した。平成28年度は、初年度に引き続き発掘調査を実施した。今年度は、河口部の港の位置と交易様相解明のための資料をえるため、ハノイ国家大学歴史学科およびハティン省博物館の専門家と申請者が共同で、ハティン省ホイトン地区において、平成28年9月にトレンチ調査を実施した。発掘調査では、陳朝から黎朝のベトナム陶磁器や、明朝から清朝の中国陶磁器、江戸時代の日本の陶磁器などが多数出土し、貿易港としての様相を確認できたと同時に、インドシナ半島を横断する東西回廊の海への出口としてのゲアンの役割を交易品の生産、流通、消費の流れにスポットを当てて考察するための、良好な資料をえることができた。発掘調査で出土した遺物の洗浄、統計、実測作業までは現地において実施し、平成29年1月から3月には、日本において遺構、遺物写真などの整理、遺構図面や遺物実測図のトレースなどをおこない、報告書作成の準備を開始した。また、平成28年8月には、世界考古学会議(京都)において研究の成果を発表した。海域アジアの交易ネットワーク研究に東南アジア大陸部からの視座を投入した本研究成果を国際学会において提示したことで、ゲアン研究を国際的な新たな研究フィールドに押し上げるブレイクスルーとなった。また、平成29年5月に開催される日本考古学協会総会の研究発表において本研究の成果発表することが決定している。平成27年度の調査成果をうけ、平成28年度も発掘調査を実施することになった。ハティン省のホイトン地区一帯での発掘調査を計画している。また、これまでの調査の成果は学会および学術雑誌において発表するとともに、考古学調査成果報告書としてまとめるべく、準備をすすめていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。ベトナム考古学28年度が最終年度であるため、記入しない。
半導体セラミックスの機能発現に関する基礎研究

1.多層薄膜における界面特異点間相互作用とモデル化スパッター法等で3次元に制御された多層膜を形成することで、界面フロンティア電子を制御し,界面間での相互作用を検討した.具体的な例とし,粒子配向した人工多層膜を作製し,粒子配向による機能を異方化の研究を行った.例えばZnO系セラミック抵抗体では,ZnO/Pr_6O_<11>のモデル界面を作製し,配向粒子間の界面につき界面電子の準位を調べ,フロンティア電子の変化をモデル化し,非直線抵抗の発現機能を解明した.また,このような研究を通して界面を応用した新しい人工材料の開発にも有用であることを見い出した.2.セラミックスの界面における誘電異常性セラミックスの界面の特異な特性を利用し他の例として界面の空間電荷により誘電異常の発現があることを見い出した.この誘電異常の発現機構は充分解明されているわけではないが,焦電流の測定から,空間電荷によるものとするのが現在の所妥当な解釈である.この誘電体はPb(Fe_<1/2>Nb_<1/2>)O_3系誘電体でありBサイトにPb[(Fe^<3+>)_<1-δ>(Fe^<3+>,e^-)δ]^<1/2>(Nb^<5+>)^<1/2>O_<3-δ/2>によりFe^<2+>が存在することにより,粒界面に空間電荷による分極を生じていると考えられている.従って,このような誘電体界面を人工的に作製し,誘電異常を発現させれは新しいタイプの誘電体や,高音用焦電センサなどへの応用も考えられることがわかった.1.多層薄膜における界面特異点間相互作用とモデル化スパッター法等で3次元に制御された多層膜を形成することで、界面フロンティア電子を制御し,界面間での相互作用を検討した.具体的な例とし,粒子配向した人工多層膜を作製し,粒子配向による機能を異方化の研究を行った.例えばZnO系セラミック抵抗体では,ZnO/Pr_6O_<11>のモデル界面を作製し,配向粒子間の界面につき界面電子の準位を調べ,フロンティア電子の変化をモデル化し,非直線抵抗の発現機能を解明した.また,このような研究を通して界面を応用した新しい人工材料の開発にも有用であることを見い出した.2.セラミックスの界面における誘電異常性セラミックスの界面の特異な特性を利用し他の例として界面の空間電荷により誘電異常の発現があることを見い出した.この誘電異常の発現機構は充分解明されているわけではないが,焦電流の測定から,空間電荷によるものとするのが現在の所妥当な解釈である.この誘電体はPb(Fe_<1/2>Nb_<1/2>)O_3系誘電体でありBサイトにPb[(Fe^<3+>)_<1-δ>(Fe^<3+>,e^-)δ]^<1/2>(Nb^<5+>)^<1/2>O_<3-δ/2>によりFe^<2+>が存在することにより,粒界面に空間電荷による分極を生じていると考えられている.従って,このような誘電体界面を人工的に作製し,誘電異常を発現させれは新しいタイプの誘電体や,高音用焦電センサなどへの応用も考えられることがわかった.(1)Biを拡散したSrTiO_3系セラミックスの粒界構造本来絶縁体であるSrTiO_3を強制還元すると酸素空孔の生成によりn型半導体になる。そのように半導体化されたSrTiO_3を酸素存在下で熱処理すると非線形な抵抗の電圧依存性、いわゆるVDR効果が発現する。ところで、Bi_2O_3を熱拡散させ粒界絶縁性を計り高い見かけの誘電率を持たせた素子はBLコンデンサとして利用される。しかし、VDR効果に直接に関係する粒界障壁に対して詳細に調べた例はない。そこで、Bi_2O_3を熱拡散させたときに障壁で起こる変化を非拡散の場合と比較し、定量的に調べた。その結果、Bi_2O_3の拡散により粒界構造をコントロールすることにより非線形係数alphaなどの電気的特性を制御できることがわかった。特に障壁の高さ(PHI_B)および界面準位密度(N_i)とドナー密度(N_d)の比((N_i/N_d)が熱処理温度に対しalphaと同様な振舞をするので、これらのコントロールが性能改善に重要であることがわかった。(2)ZnO系バリスタにおける積層界面Pr系ZnOバリスタは、高い非線形電圧-電流特性を持つことで知られている。近年、低電圧における過渡サージ保護素子の開発という観点からPr系ZnOバリスタの粒界の1界面を積層薄膜として作製するという、興味深い研究がなされている。ここではCoOを添加したZnO膜の上にPr_6O_<11>膜を積層させ、CoO添加ZnO/Pr_6O_<11>なる接合界面を作製し、非線形特性の発現機構を調べた。その結果、空乏層がCoO添加ZnO/Pr_6O_<11>界面に形成されバリスタ機能が発現していることがわかった。また、Ni/Zn(CoO)/Pr_6O_<11>/Au構造のバリスタで、alpha=12.2、V_<0.1mA>=6.5Vという良好な低電圧特性が得られた。
マトロイド分解理論・不変多項式と量子物理の融合による計算論的組合せ物理の研究

グラフ理論と物理は様々な接点を持っており、組合せ物理という分野でIce modelに関する1つの潮流に注目した。本研究課題では、グラフマイナー理論・マトロイドマイナー理論と、Tutte多項式に代表されるマトロイド不変多項式理論の研究を、計算論的組合せ物理と融合する方向を模索することにより、新たな研究分野としての計算論的組合せ物理の計算面からの基盤を構築し、組合せ論そのものへの融合を図ることを目指している。これまでにIce model計算に対するFPTアルゴリズムをcarving widthに関して初めて与えた。carving withはグラフの次数以上となるが、物理モデルでは定数次数のグラフを考えることが多く課題ではない。今年度の研究では、よりタイトなグラフの幅に関するFPTの構成を調べる過程で、Ice modelがグラフのEulerian向き付けと直結することから、グラフの他の向き付けと物理モデルの関係を調べる展開をもたらすことができた。その中で、グラフの有向閉路無し向き付けと強連結向き付けの個数・列挙を行うことのできるBDDアルゴリズムを開発し、それをグラフ・マトロイドのMerino-Welsh予想へと研究を進めることができた。この予想は、2連結グラフの場合、木の数より、有向閉路無し向き付けと強連結向き付けの数の大きな数の方が大きいというもので、Ice modelのLieb定数の拡張を考える中で出てきた予想である。本研究では計算アルゴリズムそしてTutte多項式や量子計算の観点から、マトロイドのTutte多項式の単峰性・対数凹性に関する計算機実験を通して、小規模マトロイドにおいて予想の確認とその一般化での反例を求めることができた。また、Ising物理モデルに関する成果をより一般なPottsモデルへの拡張の論文も発表した。本研究課題では、グラフマイナー理論を拡張したマトロイドマイナー理論と、Tutte多項式に代表されるマトロイド不変多項式理論の研究を、計算論的組合せ物理と融合する方向を模索することにより、新たな研究分野としての計算論的組合せ物理(Computational Combinatorial Physics)の計算面からの基盤を構築し、組合せ論そのものへフィードバックして成果を得ることを目指している。組合せ物理の分野では、2010年代では交代符号行列とIce modelの新予想が解決されており、本研究ではさらに計算の観点から組合せ物理を発展させ、計算により問題解析を可能にすることを目指している。初年度の研究においては、研究代表者の今井が研究協力者の平石とともに量子計算を軸にIsing物理モデルとマトロイドのTutte多項式の関係に関する成果を得て、国際会議で発表し、論文投稿を目指しているところである。連携研究者の森山と平石は、マトロイドの表現論を深める研究でも成果をあげ、有限体上で表現されるマトロイドのクラスを禁止マイナーで特徴づけることについて、ランク3の場合および有理数を計数体とする多項式で表現できる場合についての成果を国際会議で発表している。また研究グループ全体では、連続的最適化の国際会議で、マトロイドに対応する凸多面体の拡張定式化そして線形相補性問題に対する超立方体の上でのピボッティングの向き付けによる最適化での成果も発表した。後者は、研究グループが従来より国際共同研究しているETHZのGaertner教授との長期にわたる研究から得られた成果である。計算の観点からは、トップレベルの計算幾何国際会議において論文を発表している。マトロイドマイナー理論での組合せ論の成果、そしてIsing物理モデルとマトロイドTutte多項式との関係に着目し、マトロイドの場合の枝幅による特徴づけを得るといった計算論的組合せ物理へとつながる成果も得られた。計算面をさらに推し進めた量子最適化においても準備的成果を上げている。このように、当初の計画以上に進展している。本年度の研究においては、初年度の成果をさらに発展させ、研究代表者の今井が研究協力者の平石らとともに、Ice modelでの計算面からの新成果を得ることができた。これまでIce model計算に対するFixed-Parameter Tractable (FPT)アルゴリズムは知られていなかったが、とるべきパラメタをcarving widthまで緩めた場合に効率的なFPTアルゴリズムが構築できることを示した。carving widthは点の最大次数以上となるが、この物理モデルで現れるグラフは通常定数次数であり、Ice modelに対するFPTアルゴリズムとして有意義なものとなっている。さらに、Ice-type modelである6点モデルの分配関数計算に対しても、上記アルゴリズムを拡張したFPTアルゴリズムを構成した。これにより格子グラフのような幅が点数の平方根である問題を実用的時間で解ける範囲を広げた。前年度のIsing物理モデルに関する成果をより一般なPottsモデルに拡張することにも成功しており、Tutte多項式や量子計算の観点から新たな知見を得ている。マトロイドのTutte多項式の単峰性・対数凹性に関する計算機実験を通して、単峰性が成立しない特異なものの特徴づけを行っている。Ising物理モデルが2点間の相関力を考えてグラフでの枝の重みに着目していたのに対し、グラフの点の重みで気体やさらに複雑なモデルを対象とするIce型モデルへのアルゴリズム展開を実現することができており、それによってIce型モデルに対するFPTアルゴリズムを構築している。

IsingモデルからPottsモデルへのFPTアルゴリズムの拡張、Tutte多項式の単峰性の反例も新たに得た。グラフ理論と物理は様々な接点を持っており、組合せ物理という分野でIce modelに関する1つの潮流に注目した。本研究課題では、グラフマイナー理論・マトロイドマイナー理論と、Tutte多項式に代表されるマトロイド不変多項式理論の研究を、計算論的組合せ物理と融合する方向を模索することにより、新たな研究分野としての計算論的組合せ物理の計算面からの基盤を構築し、組合せ論そのものへの融合を図ることを目指している。これまでにIce model計算に対するFPTアルゴリズムをcarving widthに関して初めて与えた。carving withはグラフの次数以上となるが、物理モデルでは定数次数のグラフを考えることが多く課題ではない。今年度の研究では、よりタイトなグラフの幅に関するFPTの構成を調べる過程で、Ice modelがグラフのEulerian向き付けと直結することから、グラフの他の向き付けと物理モデルの関係を調べる展開をもたらすことができた。その中で、グラフの有向閉路無し向き付けと強連結向き付けの個数・列挙を行うことのできるBDDアルゴリズムを開発し、それをグラフ・マトロイドのMerino-Welsh予想へと研究を進めることができた。この予想は、2連結グラフの場合、木の数より、有向閉路無し向き付けと強連結向き付けの数の大きな数の方が大きいというもので、Ice modelのLieb定数の拡張を考える中で出てきた予想である。本研究では計算アルゴリズムそしてTutte多項式や量子計算の観点から、マトロイドのTutte多項式の単峰性・対数凹性に関する計算機実験を通して、小規模マトロイドにおいて予想の確認とその一般化での反例を求めることができた。また、Ising物理モデルに関する成果をより一般なPottsモデルへの拡張の論文も発表した。初年度に得られた研究成果をさらに発展させることで、組合せ論での不変量と組合せ物理不変量の計算解析につなげる成果を創出することを目指す。最終年度の成果発表を行うとともに、Tutte多項式の単峰性の反例についての解析を精緻に行うことを行い、そこまでをまとめて本研究の成果として発表することを目指す。年度末までに得られた研究成果を取りまとめ、4月以降に開催される国内外の学会で発表するため。これまでの計算解析結果をもとにTutte多項式の単峰性の反例を見つけ、その詳細な解析を継続して行って成果としてまとめたものを含め、これまで得られた成果を国際会議・ジャーナル等で発表を行う。国内外の学会に出張し、研究発表を行うための旅費として使用する。(内訳:海外旅費30万円×2回=60万円、国内旅費5万円×4回=20万円)
ユウロピウムを用いたスピン自由度と磁気双極子をもつボース凝縮体の基底状態相探索

私は、超弱磁場環境下でユウロピウム原子(Eu)のボース凝縮体を生成し、sipnor dipolar BECの基底状態相の探索を行うことを目指している。今年度は、Euのボース凝縮体を生成のために必要となる下記の3工程について研究を進めた。1.「準安定状態Euを基底状態へ戻す」ボース凝縮体を生成するためには磁気光学トラップされた準安定状態Euを基底状態へ戻す必要がある。私は準安定状態Euに対して波長609nm, 1204nmの2波長のレーザーを照射することで基底状態へ光ポンピングした。ポンピングにかかる時間と効率はそれぞれ100us, 80%であり、次に示す基底状態Euの磁気光学トラップの実験を行うには十分である。2.「基底状態Euに対する磁気光学トラップ」基底状態へ戻されたEu原子に対して、波長687nmの冷却レーザーを3方向から対向照射し、かつ3波長のリパンピングレーザーを導入することで、基底状態の原子に対して磁気光学トラップを実現する。私は、波長687nmの冷却レーザー、及び、3波長のリパンピングレーザーを用意した。現状では、冷却レーザーと1波長のリパンピングレーザーのみを用いて実験を行っているが、110usと予想以上に短い時間で準安定状態へ緩和していることを示す結果が得られた。今後は、照射するリパンピングレーザーの数を増やし、磁気光学トラップの詳細について明らかにしていく予定である。3.「光トラップ中での蒸発冷却」波長687nmの冷却光によって磁気光学トラップされた基底状態Eu原子を波長1.5umのレーザーによって作られた十字型光双極子トラップへ原子を移行し、蒸発冷却を行うことでボース凝縮を得る。私は、出力18W、波長1.5umのレーザーの準備と必要な光学素子の選定・購入を行った。本年度は、準安定状態Euを短時間、高効率で基底状態へ光ポンピングする、磁気光学トラップのリパンピングレーザーを用意する、といった準備を行ってきた。その結果、波長687nmの励起状態から準安定状態への緩和レートが予想以上に大きく、基底状態Euの磁気光学トラップを実現するにはリパンピングレーザーが必要不可欠であることが明らかになった。本結果は、Euのボース凝縮実現するための方策を決めるうえで、非常に有益な情報である。残念ながら当初の目標であったEuのボース凝縮体の実現は達成できなかったが、磁気光学トラップ、及び、光トラップ中での蒸発冷却の準備は着実に進んでおり、研究はおおむね順調に進んでいるといえる。本年度の研究を通して、波長687nmの光学遷移の励起状態から準安定状態への緩和レートが非常に大きいことが明らかとなった。リパンピングレーザーを照射することで磁気光学トラップを実現できると予想されるが、当リパンピグ遷移は準安定状態へ緩和した原子のうち99.9%しか基底状態へ戻すことができないため、磁気光学トラップの寿命はリパンピングした場合でも、100ms程度にとどまる。この時間は、磁気光学トラップから光トラップへの移行にかかる時間と同程度であるため、十分な数の基底状態Eu原子を光トラップへ導入できない可能性が高い。そのため、基底状態Euの磁気光学トラップを利用しないで光トラップに基底状態Eu原子を用意する方法を計画している。準安定状態Euを基底状態へ戻す前に光トラップへ導入し、その後2波長のレーザーを照射して光ポンピングによって基底状態へ戻す方法である。この方法を使うことで、光トラップされた基底状態Euを用意し、蒸発冷却を行うことでボース凝縮体を実現することを目指す。私は、超弱磁場環境下でユウロピウム原子(Eu)のボース凝縮体を生成し、spinor dipolar BECの基底状態相の探索を行うことを目指している。今年度は、基底状態Euに対する磁気光学トラップを実現し、ボース凝縮体を生成する上で必要となる10^7個以上の原子を確保するための準備として、以下の研究を行った。1.「準安定状態Euの磁気光学トラップの評価」準安定状態Euの磁気光学トラップについて、各種物理量を測定した。トラップされた原子の数は最大で1×10^7個であり、この時の原子集団の温度は230μKと1.1mKの二重構造であった。また、磁気光学トラップ中に他の準安定状態(a10D9/2,11/2)へ緩和するレートや、2体の非弾性衝突レートについても測定を行った。2.「真空装置の改良」前年度の真空措置では、最確速度300m/sのボルツマン分布を持つ原子ビームに対して、140m/s以下の速度を持つ原子しか減速することできず、効率が悪かった。そこで、真空装置の見直しを行い、最大250m/s程度以下の原子を減速できる真空装置の設計及び組立を行った。さらに改良後の真空装置を使って、230m/s程度の速度を持つ原子まで減速できることを確認した。本結果は、改良前と比べて約3倍の数の原子を減速できることを示している。3.「基底状態Euの磁気光学トラップ実現へ向けた光源の準備」準安定状態にあるEu原子を基底状態へ光ポンピングするため、波長1204nmのレーザーを作成し、当該遷移の分光を行った。また、基底状態Euの磁気光学トラップは波長687nmの挟線幅遷移(自然幅97kHz)を用いて行う。私は波長687nmの光源を作成し、レーザーの線幅を超低熱膨張ガラス製の共振器を用いて狭窄化した。