日本大学文理学部 物理学科

研究室

理論系研究室

興味の対象は、原子核の中から宇宙の彼方まで。

質量とエネルギーの等価性を示したアインシュタインの相対性理論で有名な式 E=mc2 を美しいと思いますか?人によっては宇宙の星々の規則的な運動に美しさを感じるかもしれません。自然界を表現する数式たちに魅力を感じるのは、物理学という学問が見せてくれる自然界に潜む対称性に由来するのかもしれません。現在の理論物理学では、より高い次元での対称性を明らかにし、そこから究極の物理法則を導こうという試みが行われています。超弦理論と呼ばれているものです。素粒子クォークの大きさから宇宙全体に広がるサイズまで一つの方程式で取り扱い、重力や電磁気力などを統一的に理解しようという試みです。いわば、物理学の究極理論です。皆さんが生きている間に完成するか分かりませんが、自然を少しでも理解したいという欲望が、数学を道具にすべての現象を統一的に表現したいという願望が、高校までの勉強とは違い、そこには純粋な研究として広がっています。

理論物理学の進展に貢献するのは簡単ではありませんが、近年は、コンピュータの進歩により、定式化している物理法則を数値計算により検証することが容易になってきました。新たな理論体系を構築することは大変ですが、まずは、物理の方程式を自然現象に当てはめ様々な計算をすることから行いませんか?その小さな一歩が、究極の理論構築のための確かな一歩になっていることでしょう。

石田浩

石田 浩

職位:教授
専門分野:物性理論
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物質の性質は、その中の電子の振舞いで決まります。電子は量子統計に従う小磁石であり、更にクーロン反発力のため、互いに強い相関を持って運動します。超伝導など新奇な現象はここから生じます。本研究室では、量子力学と統計力学に基づき、固体中の電子の方程式を解いています。結晶界面など低次元系で起こる物理現象に特に興味があります。

物性理論
久保康則

久保 康則

職位:教授
専門分野:固体電子論
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“従来型”の超伝導の発現は“格子の揺らぎ”が“糊”となり、電子対が形成されるメカニズムで説明される。一方、層構造をなす“鉄系超伝導体”は、5枚のフェルミ面上の電子に3種類の“糊”(格子、スピン、軌道の揺らぎ)が微妙に絡む形での超伝導対形成が指摘されている。このメカニズムを第一原理計算により研究している。

固体電子論
鈴木俊夫

鈴木 俊夫

職位:教授
専門分野:原子核理論
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中性子過剰核の構造、原子核のスピンモードの研究を行っている。テンソル力・三体力等の核力が中性子過剰核の殻変化・殻進化に与える重要な役割を明らかにしてきた。精密なスピンモードの記述を、星の中でのニュートリノ-原子核反応、電子捕獲反応に適用することによって、元素合成のメカニズム、ニュートリノの性質の解明に取り組んでいる。

原子核理論
千葉剛

千葉 剛

職位:教授
専門分野:宇宙物理学
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星や銀河や宇宙全体といった宇宙のさまざまな階層における現象を、物理学のさまざまな理論や実験結果を総動員して解明する学問です。宇宙誕生ビッグバンからの残光である宇宙マイクロ波背景放射を詳細に観測することにより、宇宙の年齢が138億年であることのみならず、ダークマターやダークエネルギーの存在量が正確にわかってきました。

宇宙物理学
平本尚

平本 尚

職位:教授
専門分野:統計物理学
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水は0℃で凍り100℃で沸騰します。また、渦が現れたり乱流となったりといった複雑な現象も見られます。これらは巨視的な世界での現象ですが、微視的に見れば、コップ一杯の水でさえ1024個もの分子から成っています。統計物理学では、微視的な世界の物理法則(量子力学)と確率論的な考察から、どのように巨視的世界の論理が導かれるのかを研究します。

統計物理学
水野伸夫

水野 伸夫

職位:教授
専門分野:プラズマ物理
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プラズマは原子から電子が離され、ほぼ同数の原子核と電子が自由に飛び回っている電離した気体で、「物質の第4の状態」と呼ばれています。雷、オーロラ、太陽など自然界に存在するだけでなく、半導体をはじめとする広い分野で応用されています。プラズマ物理を用いたプラズマ推進ロケットや核融合に関するシミュレーションを行っています。

プラズマ物理

実験系研究室

超高真空から100万気圧、マイナス270℃から1万ケルビンの実験条件。

『10-7Paという宇宙空間並みの超高真空状態』、『地球上で最も固い物質であるダイヤモンドを使っての100万気圧(1011Pa)という超高圧力状態』、『液体ヘリウムを寒剤として作成した摂氏マイナス270度の世界』、『レーザー照射により達成される原子と電子がバラバラに運動する高温10Kのプラズマの世界』、これらすべてが、物理学科の各研究室で生み出される物理実験の環境なのです。実験物理学というと、スプリングエイトやスーパーカミオカンデ、海外では欧州原子核研究機構のセルンなど、高エネルギー物理学の巨大な実験施設を想像する方も多いと思います。もちろん、そのような実験設備でないと出来ない実験もたくさんありますが、物理学実験の興味深い多くの研究課題が、文理学部のキャンパスでも可能なのです。

実験物理学の目指している「観測」は、自然現象の把握に最も確かな方法論です。自然がそうなっている現実・事実は、論理や考察を超えて、人々を説得させることが可能なのです。もちろん、人類初の物理観測に立ち会うには、特殊な実験環境を準備する必要があり、日々の試行錯誤と、実験手法のアイデア、そして、研究戦略が重要です。しかし、実際に手を動かし、新たな実験結果を観測できたときの喜びも、また、格別なのです。

上岡 隼人

上岡 隼人

職位:准教授
専門分野:レーザー・光物性
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光物性の研究とは、光 (電磁波) と相互作用する際の物質の性質を調べることです。皆さんの身近にある照明や光センサー、および映像機器などは、これまでの光物性研究の結晶と言えましょう。本研究室では、ランプ光からレーザー光、X線に至る幅広いエネルギー領域の光を用い、その反射や吸収および発光を通じて、興味深い物質の性質を調べます。

レーザー・光物性
川上隆輝

川上 隆輝

職位:准教授
専門分野:磁性物理学
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最も身近な磁性体である鉄を含んだ物質を、世界でも稀な高圧下でメスバウアー分光という実験手法を用いて、磁性の研究を行っています。磁性体がもつ知られざる性質の発見を目指して、日々学生と一緒にこれまで蓄積したノウハウを活かし、新しい実験方法を模索しながら、オンリーワンの研究として際立つ成果が得られるよう努力しています。

磁性物理学
十代健

十代 健

職位:教授
専門分野:ナノサイエンス
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ナノメートル(10億分の1メートル)の大きさの研究がナノサイエンスです。普通の世界では電気を流す金属も、ナノの大きさでは必ずしも電気伝導性があるとは限りません。金色のゴールドもナノサイズになると赤色に変化します。実は、ガラス工芸(ステンドグラスなど)では昔からゴールドのナノ粒子が金赤(きんあか)として使われています。

ナノサイエンス
高橋博樹

高橋 博樹

職位:教授
専門分野:超伝導実験
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超伝導とは、マイナス100℃以下の低温で電気抵抗がゼロとなる現象で、医療用MRIやリニアモーターカーなどの強力電磁石に応用されています。しかしながら、超伝導はある特定の物質でしか観測されません。最近では鉄を含む鉄系超伝導物質に関心が集まり、その超伝導の仕組みを解明し、より高い温度で観測される新超伝導物質の発見をめざしています。

超伝導実験
橋本拓也

橋本 拓也

職位:教授
専門分野:エネルギー科学
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茶碗や湯飲み等の身の周りにある陶器の成分を上手に選択・制御すると新エネルギー材料や環境浄化材料が合成できます。またスマートフォンなど情報通信機器にもこれらの材料は使われています。私の研究室では固体酸化物形燃料電池材料を中心に、構造解析など基礎科学を研究するとともに、優れた性能を持つ材料の開発を目標にしています。

エネルギー科学

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