研究分野紹介

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研究分野紹介

○素粒子実験
ν実験グループ(作田、石野、小汐、(岐部)、(矢野))
ML実験グループ(植竹、(吉村))  ()は特別契約職員

物質を構成する最小の要素は何か?宇宙はどのようにして誕生したのか? 素粒子宇宙物理学はこれらの問題の解明を目指す学問です。 素粒子とは全ての物質を構成している素となる粒子、最も基本的な粒子の事です。
 我々は、質量の起源となるヒッグス粒子の探索やニュートリノ振動実験、ニュートリノの質量に関する研究などを行っており、それらを通して宇宙創成の謎に迫る研究を行っています。



ニュートリノを主な対象とした宇宙物理学実験

ν実験グループ(作田、石野、小汐、(岐部)、(矢野))
  • 研究内容
    • スーパーカミオカンデ(SK)実験を使った超新星等の宇宙からのニュートリノ観測やニュートリノ振動実験
    • 超新星・ニュートリノ振動実験のためのニュートリノ原子核反応の研究
  • これまでのSK実験での成果
    • 1998年ニュートリノ質量の発見
    • 2001年太陽ニュートリノ振動の発見
    • 2004年大気ニュートリノや加速器ニュートリノ振動実験でのニュートリノ振動の確立
  • 2006年6月SK実験再開、新たな結果が期待される。
    • 超新星爆発起源ニュートリノの検出
    • 大気ニュートリノ、太陽ニュートリノ振動の精密測定
    • 陽子崩壊の探索

スーパーカミオカンデ実験

原子を利用したニュートリノ研究

ML実験グループ(植竹、(吉村))
 原子のエネルギー準位間隔は想定されるニュートリノ質量に近く、原子物理の実験はレーザー、マイクロ波等、豊富な手段を利用して行われます。 これらを駆使して新たな実験手法の開発を行いつつ、ニュートリノ質量、型、レプトン数非保存の総合的研究を進めています。


岡山大学設置の波長可変CW レーザーリドベリ原子を用いたニュートリノ対生成 レプトン数非保存(LENNON)実験


○物性理論:磁性、統計力学、固体電子論
理論物理学研究室(岡田、西山)
数理物理学研究室(市岡、水島)

 物性理論とは、凝縮系(非常に多くの原子、電子などが集まっている状態のこと)の電気的、磁気的、光学的性質などを量子力学や統計力学に基づいて理論的に解明する分野です。紙とペンによる手計算だけでなく、コンピュータをフルに利用した大規模数値計算やシミュレーションなどの現代的な手法を取り入れて、物性物理学の理論的研究に取り組んでいます。

理論物理学研究室(岡田、西山)
磁性、物性基礎論  
 磁性体のモデルや多体問題の一般論の舞台として、(量子)スピン模型を研究しています。主に、相転移現象、素励起の描像、数値計算手法に取り組んでいます。
高エネルギー分光の理論
 近年、高エネルギーの光(X線)や粒子線を物質などに照射して、その内部における電子の状態を調べる実験手法が急速に発展しています。特に、そのような研究の理論的側面を担当します。SPring-8など実験グループとの共同研究も行います 超伝導・BECの量子力学的世界についての理論研究

数理物理学研究室(市岡、水島)
 原子ガスや固体中の電子などを極低温まで冷やすと、超伝導・超流動といった多粒子系での量子力学的効果があらわれ、様々な興味深い現象が起こります。 これらの現象について理論的に説明するための研究を行なっています。最近は特に、量子渦糸や界面などトポロジカルな構造ができた場合での準粒子状態や集団運動に注目し、 微視的理論による計算や計算機シミュレーションなどによる研究を行っています。

主な研究テーマ
(1) アルカリ原子気体などのボース・アインシュタイン凝縮と超伝導の研究
(2) 酸化物高温超伝導体や重い電子系などの超伝導・磁束渦糸状態の研究
(3) 電荷密度波やスピン密度波状態の研究

粒子数不均衡なアルカリ原子フェルミ気体の超伝導状態における渦糸構造と準粒子状態。Bogoliubov-de Gennes方程式による微視的理論研究。 双極子相互作用の強い中性原子ボース気体のスピナーBECにおける特異な渦構造。Gross-Pitaevskii方程式によるシミュレーション研究。
第2種超伝導体における磁束渦糸の電子状態。渦糸格子状態でのEilenberger方程式による微視的理論研究。 多成分超伝導体での磁束渦糸と界面のダイナミクス。Ginzburg-Landau方程式によるシミュレーション研究。


○物性物理学(実験)
量子構造物性物理学研究室(野上、近藤)
放射光相関物理学研究室(池田、神戸、(狩野)、(福永))
薄膜物性学研究室(横谷、村岡、(脇田))
量子物質物理学研究室(大嶋、味野)
非平衡物質物理学研究室(松島)
[見出し6=極限環境物理学研究室(小林、荒木)
低温物性物理学研究室(鄭、川崎、俣野)
量子物性物理学研究室(野原、工藤、(平岡))

放射光実験

 最先端大型放射光施設SPring-8 では、世界最高性能の放射光を利用して、基礎から応用にわたる幅広い分野で共同利用研究が行われています。岡山大学理学部物理学科でもSPring-8 で最先端の研究を行っており、これまでに大きな成果をあげています。また、岡大物理では文部科学省「魅力ある大学院イニシアティブ」事業により、学部・大学院教育の体系化を図り、先端基礎科学の開拓とそれを推進できる研究者の育成を目指す新しい大学院教育プログラムを提案しています。そこでは、世界初となるSPring-8 における実習を実現するなど、新しい大学院教育に力を入れています。

低次元物質が示す量子効果と構造
量子構造物性物理学研究室(野上、近藤)
放射光相関物理学研究室(池田、神戸、(狩野)、(福永))
 20世紀までの物性物理学は、電子という素粒子を理解し制御することで、人類の生活や文化を一変させるほどの成功を収めてきました。そこでは一つの電子が全体にどう関わるか、という視点が重要でした。本研究グループは数ナノメートルに広がった電子集団に、新奇な物性が発生することに注目した研究をおこなっています。最近では電荷のフラストレーションを原因として電子のナノサイズの分布ができることがわかってきました。有機伝導体や層状鉄酸化物などを対象としています。

機能性物質の電子状態研究
薄膜物性学研究室(横谷、村岡、(脇田))
  固体が示す様々な性質(機能性)は、固体内部の電子やスピンの状態と密接に関連しています。一方で、固体物質の表面や界面、および薄膜においては、固体内部では実現できないような性質が発現することが知られてきており、新しい機能性の探索とその機能性発現のメカニズムを調べる必要性が増加しています。我々の研究室では、固体、表面、界面、薄膜などに発現する新しい機能性を探求すること、および機能性発現の機構を調べるためにその電子状態やスピン状態を観測することを行っています。

磁性・超伝導実験

 我々は、強相関電子系における超伝導現象や、磁性体の応用について研究しています。  岡山大学理学部物理学科における磁性・超伝導現象に対する実験的取り組みは、国内外でも有数の規模を誇ります。理学部物理学科の研究によって発見された、電子系が示す新しい物性科学の成果は、近い将来私達の生活に直接関わってくることでしょう。これらを応用することで、今の文明が一変させられるような画期的な電子素子が開発されるかもしれません。

分子性結晶が示す多様な量子物性
量子物質物理学研究室(大嶋味野)
 大嶋グループでは主に分子性物質の物理を研究しています。分子性物質には超伝導体や強磁性体も存在します。 私達は,分子性物質が示す超伝導をはじめとする量子効果に注目しています. 物質が極限状態(極低温,超高圧,強磁場下)で顕著に現れる量子効果を詳しく調べています。 また,有機物の場合,空気中で試料が変質するものも少なくありません. 良質な結晶で研究を行うために,試料合成を独自に行い,新物質の開発にもチャレンジしています.
 味野グループでは,磁性体を用いた時空間パターンの実験的研究を行っています. 特に,大電力マイクロ波による磁性体の非線形緩和や薄膜磁性体の磁区構造(パターン形成・分岐現象)に注目し, カオス現象の統一的理解・制御を目指しています.


超高圧下、重イオン照射など極限条件下の物質の研究
非平衡物質物理学研究室(松島)

極限条件下における強相関電子系の実験的研究
極限環境物理学研究室(小林、荒木)

 電子の相関の強い系の示す物性について調べています。特に低温、高圧、強磁場などの極限状態を用いて新しい性質を見出すこととその機構について調べることが研究目的です。 NMR法による超伝導と磁性の研究
低温物性物理学研究室(鄭、川崎、俣野)
本研究室では、核磁気共鳴(NMR)法を用いて、電子間相互作用の強い物質系(強相関電子系)における超伝導と磁性を研究しています。NMR法は原子核スピンの動きを通して電子の状態を調べる実験手法で、電荷の分布、電子スピンの配列、超伝導を担う電子対の対称性などがわかります。NMR技術以外に、低温、強磁場、高圧などの極限環境技術の開発にも力を入れ、世界的に見てもユニークな計測システムを構築しています。 現在、教員と学生が一丸となって、学内外・国内外の研究者と協力関係を築きながら、強相関電子材料の新機能の発見とその発現機構の解明を目指して日々頑張っています。 興味のある方は一度のぞいてみませんか。最先端の物理を目の当たりにできますよ。



エキゾチックな物性や機能を示す新物質の開発
量子物性物理学研究室(野原、工藤、(平岡))
 思いもしない性質や機能を示す物質の発見は、時として物性物理 学における新しい概念の創出につながります。本研究室では、固体 電子論と結晶化学の知識を動員して、そのような物質の開発研究を 進めています。例えば、より高い転移温度を示す超伝導体や、熱エ ネルギーを電気エネルギーに直接変換できる熱電材料、量子スピン 液体などです。岡大ブランドの新物質開発に参加しませんか。