素粒子・放射線実験

本部門では高エネルギー加速器等を用いて素粒子に関連した種々の物理, また人工衛星など飛翔体を用いた高エネルギー宇宙物理実験, 放射線計測の医療応用に関連した研究を行っています。とくに、X 線ガンマ線をプローブとした先端科学を，理工医薬にわたる広い連携のもとで推進します。

宇宙物理学では，X 線ガンマ線を用いた巨大ブラックホールの進化，超新星やガンマ線バーストなど爆発現象の研究，さらには独自開発の革新的イメージセンサーを小型衛星に搭載し，世界に先駆けた MeV ガンマ線観測を実現する。とくに，元素固有の X 線ガンマ線を観測し，未だ謎が多いレアメタルの起源探査を最終目的とします。同様な装置を大気観測に応用することで，雷雲から生ずるガンマ線の発生機構の解明にも取り組みます。

さらに，本研究では宇宙を「観る」技術を，人体を「診る」装置としても応用します。たとえば，超高速パルス弁別により X 線 CT に色付けをする多色スペクトラル CT 装置の開発，薬剤固有のガンマ線で抗がん剤などの体内動態を可視化する革新的イメージング技術の開拓，さらには粒子線治療中のリアルタイム可視化装置の開発などに取り組みます。さらに, 本部門では様々な粒子線加速器実験を通じて, 素粒子・原子核物理の基礎となる断面積データ等を取得し, 幅広い分野への応用展開をはかります。

In this group, we conduct various research projects related to elementary particle physics using high-energy accelerators, high-energy astrophysics experiments using satellites and balloon, and medical applications of radiation measurement. In particular, we promote cutting-edge science using X-rays and gamma rays as a probe through broad collaboration between science, engineering, and medicine.

In astrophysics, we use X-rays and gamma rays to study the evolution of massive black holes and explosive phenomena such as supernovae and gamma-ray bursts, and we will be the first in the world to carry out MeV gamma-ray observations by installing our own innovative image sensor on a small satellite of few tens of kilogram. In particular, our ultimate goal is to observe element-specific X-rays and gamma rays and explore the origins of rare metals, which still remain mysterious. By applying a similar device to atmospheric observations, we will also work to elucidate the mechanism of gamma-ray generation from thunderclouds.

Furthermore, this research will apply the technology for “observing” the universe to devices for “examining” the human body. For example, we will develop a multicolor spectral CT device that colors X-ray CT images using ultrafast pulse discrimination, pioneer an innovative imaging technology that visualizes the internal dynamics of anticancer drugs using drug-specific gamma rays, and develop a real-time visualization device during particle beam therapy. Furthermore, through various particle beam accelerator experiments, this division will obtain cross-section data, which is the basis of particle and nuclear physics, and aim to apply it to a wide range of fields.