理学部物理学科ガイダンス 宇宙物理、プラズマ物理、生物/非平衡物理 〜私が宇宙物理実験学を志した理由〜

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1 理学部物理学科ガイダンス 宇宙物理、プラズマ物理、生物/非平衡物理 〜私が宇宙物理実験学を志した理由〜
理学部物理学科ガイダンス 宇宙物理、プラズマ物理、生物/非平衡物理 〜私が宇宙物理実験学を志した理由〜 中澤　知洋

2 私がなぜ宇宙物理実験学を志したか？ 1 宇宙が好き。 2 「孫」が星々の海を旅できるといいな。時空の謎を解明しよう！ 3 人々の世界観を変えるのは、新たな発見。宇宙は驚異に満ち、人類に挑戦してくる。 4 謎の現象が、物理的に理解できた時の知的興奮 5 人工衛星に最新の検出器を搭載して打ち上げる面白さ c NAOJ 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

3 物理学の歴史：新発見とその反響 2002年ノーベル賞 （小柴先生と同時受賞） 1960年: 地球大気はX線に不透明。太陽以外のX線天体は知られていない。知らない＝存在しない？？ →小さなガイガーカウンタをロケットで大気圏外へ from wiki 予想されるカウント 月(太陽X線を反射） リカルド・ジャッコーニ 当時の常識：「太陽＝星はX線を出すが、星々は遠く、今の100万倍の感度が要る。見えるのはせいぜい、月に反射する太陽X線。」 2010/05/24 学科ガイダンス＠駒場

4 物理学の歴史：新発見とその反響 「これまでの常識では説明できない”何か”」 「中性子星」の存在 → 新しい「常識」 2002年ノーベル賞
（小柴先生と同時受賞） 1960年: 地球大気はX線に不透明。太陽以外のX線天体は知られていない。知らない＝存在しない？？ →小さなガイガーカウンタをロケットで大気圏外へ 「これまでの常識では説明できない”何か”」 中性子星連星の想像図 c NASA 「中性子星」の存在 → 新しい「常識」 さそり座X-1 リカルド・ジャッコーニ 2010/05/24 学科ガイダンス＠駒場

5 熟慮と努力の先の「強運」 1960年代末に日本も参戦。「白鳥座X-1」などのブラックホール連星が相次いで発見された。
2002年ノーベル賞 （小柴先生と同時受賞） 2011年の全天のX線の空 全天のX線の「数分の一」を担う 特別な天体「さそり座X-1」 氏はこれを一発で引き当てた！ →宇宙物理を一気に進化 日本のMAXI検出器 リカルド・ジャッコーニ 1960年代末に日本も参戦。「白鳥座X-1」などのブラックホール連星が相次いで発見された。 →宇宙はブラックホールに満ちている！ 実は小柴先生もすごい強運の持ち主。当然、熟慮と努力あってのこと。 2010/05/24 学科ガイダンス＠駒場

6 ブラックホールと中性子星 BH (シュワルツシルド解)：太陽質量なら地平線は半径 3 km
重力ポテンシャル　　　 = 2京J/kg 超流動中性子 “時空の歪み”の検出への飽くなき探求 極高密度物質の状態方程式 BH誕生＝星の最期の物理学 巨大BHと銀河進化の明確な関係 超流動陽子＋中性子 c NASA 2010/05/24 学科ガイダンス＠駒場

7 人工衛星に最新の検出器を搭載して 打ち上げる面白さ！ 語り尽くせないので 省略！ 牧島・中澤研究室 2014年打ち上げ予定
宇宙X線衛星「ASTRO-H」 語り尽くせないので 省略！ 牧島・中澤研究室 c JAXA 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

8 物理学科の研究活動の他の例 宇宙物理、プラズマ物理、生物/非平衡物理
物理学科の研究活動の他の例 宇宙物理、プラズマ物理、生物/非平衡物理 2010/05/24 学科ガイダンス＠駒場

9 小型技術実証衛星に、宇宙での重力波検出の第一歩となる装置を搭載
アインシュタインに続け 坪野研究室 精緻に検証された量子力学や特殊相対論に比べ、重力の 本質を記述する一般相対論は、まだ検証が不十分。 BH合体などの重力波による空間の歪みを、20桁の精度で 測定する。 地上と宇宙空間から、世界初の検出を目ざす。 c JAXA 小型技術実証衛星に、宇宙での重力波検出の第一歩となる装置を搭載 神岡に建設中の重力波干渉計LCGT 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

10 宇宙の黒幕を追う 駒宮研究室、浅井研究室 蓑輪研究室 須藤研究室 中澤研究室 暗黒物質。質量をもつが正体不明。相互作用の弱い未知の素粒子か？
WMAP衛星などで決定された宇宙のエネルギー密度の配分 暗黒物質。質量をもつが正体不明。相互作用の弱い未知の素粒子か？　 暗黒エネルギー 駒宮研究室、浅井研究室 通常の物質 加速器LHCで暗黒物質粒子の直接生成目指す 蓑輪研究室 理学部の地下実験室などで直接検出に挑戦 須藤研究室 通常物質の大部分は、銀河団の重力場を満たす１億度の超高温プラズマ。 遠方天体の観測データ、計算機による重力多体シミュレーションから、暗黒エネルギーに迫る。観測的宇宙論。 中澤研究室 銀河団プラズマを用い、暗黒物質の総量や空間分布を知る。 ケンタウルス銀河団のＸ線画像 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

11 星の誕生と第２の地球探査 山本研究室 須藤研究室
星間空間の暗黒星雲は、10~30 K の低温の世界。CO, CH4, C2H5OHなど多様な分子、星の揺籃ともなる。分子の出すサブミリ波を新開発検出器で観測。 すでに548個の太陽系外惑星が発見されている。その探査により地球型惑星を発見したい。第２の地球は？ 親星の手前を横切る惑星（想像図） 南米チリに設置されたサブミリ波望遠鏡 11 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

12 プラズマ物理の解明により核融合実現を目指す
高瀬・江尻研究室 （柏キャンパス） 実験室も熱い 天然の 核融合炉 （太陽） 地上でも、強い磁場に閉じ込められたプラズマは約１億度まで加熱され、原子核反応を起こす。新しいプラズマ閉じ込め装置を用い熱核融合に挑戦中。 球形トカマクとそのプラズマからの発光 研究内容：　高温プラズマ中の非線形現象 (プラズマの不安定性、自己組織化) プラズマ物理の解明により核融合実現を目指す 学科ガイダンス＠駒場 2011/05/18

13 熱力学第２法則を超えて？ 熱力学の第２法則：系は熱平衡に向って進み、一様で等温になる。しかし平衡から大きく外れた開放系では、しばしば自己組織化により自発的に構造が発現し、熱平衡からさらに離れてゆく。どんな新しい基本法則が？ Maxwell’s demon (Yuki Akimoto) Brown運動を用いたMaxwellの悪魔の実験。熱ゆらぎを選択して、トルクに逆らって回転する。 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

14 生き物を物理しよう 「宇宙人は存在する？」 地球生命は必然か？奇跡？「物理」で明らかにしよう！ 樋口研究室 能瀬研究室（柏)
モータータンパク質の1分子力測定 タンパク質分子機能を１分子レベルで定量的に測定し，細胞の機能を統合的に理解する ショウジョウバエをモデル生物とした実験を通じて、脳内神経回路の機能解明をめざす。 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場

15 私が物理学をやる理由 知的好奇心「好き」「面白い」から突き詰められる。 やるからには徹底してやるべし。
c NASA 知的好奇心「好き」「面白い」から突き詰められる。 やるからには徹底してやるべし。 知識のフロンティア「人類の地平を広げる」実感。 意義は人それぞれ考えるべし。 2011/05/18 学科ガイダンス＠駒場