学校案内 | 物理学科

: 物理学は素粒子、原子、物質、生物、そして宇宙に至るまで、じつに10の60乗にもわたるスケールの自然現象を対象とし、私たちの「知」の最前線を切り開く学問です。本学科は、「宇宙・素粒子物理」、「物性物理」、「生物物理」を3つの柱として、最先端物理学の研究とそれを支える教育を行っています。教育面では、高校で学んだ力学と電磁気学をより体系的、数理的に学ぶためのカリキュラムを整備しており、極微の世界を記述する量子力学、複雑な世界を記述する統計力学の授業も完備しています。本学科は、応用物理学科と密に連携をとって研究と教育を行っており、純粋物理に加え、応用物理の素養も身につけることができます。大学院の「物理学及応用物理学専攻」では新たなサイエンスとテクノロジーが生まれる現場で研究することができます。
: 皆さんは「ウロボロスの蛇」をご存知でしょうか？自分の尻尾を飲み込み、環状になった蛇のことで、エジプト神話に出てきます。ウロボロスの蛇は自然（宇宙）の階層構造をよく表現しています。尻尾から頭に向かって、素粒子→原子→物質→生物→地球→太陽系→銀河（宇宙）となり、一周して尻尾に戻ります。下の当学科の分野構成図をご覧ください。当学科では、蛇の主要階層を探求できる分野構成になっているのが大きな特徴です。そこでは、モノゴトの始まり（宇宙の起源、物質の起源、生命の起源）とそこからの千変万化に思いを馳せ、自然の「ナゾ」に迫ろうとしています。
教育面では、入学してすぐに履修する必修科目『物理入門』で各分野の最先端の研究動向を広く知ることができます。同じく必修科目の『物理学研究ゼミナール』では、1年生の段階から各研究室に一時的に配属され、「研究」とはいかなるものかを各研究室の教員や大学院生から直に学べるのも当学科の大きな特徴です。
: 大部分の学生が内部推薦で大学院に進学します。大学院進学が多い理由は、卒業研究から継続して研究できるメリットが大きいためです。大学院に進学すれば腰をすえて最先端の研究にチャレンジでき、研究成果を国際学会で発表できるチャンスも格段に増えます。参考までに修士卒者の進路データも掲載します。就職状況は良好です。研究・開発・IT系から企画・マーケティング・金融系まで幅広くカバーしています。博士課程に進む学生は国際的に見ると少ないですが、最先端の科学・技術を切り開いているのは博士課程の学生たちです。国際的に活躍できる博士人材を欲する企業も増えており、博士号取得後に企業で活躍する道を支援するプログラムも拡充してきています。

勝藤拓郎教授

〈専門分野〉複雑量子物性

新しい物質で新しい物理をみつけよう

私たちの身の回りにある物質の多くは固体であり、原子が周期的に整列していてその間を電子が動き回っている状態です。一見ごく簡単に思える舞台ですが、実はこれだけで驚くほど多様な性質が生み出されるます。電気が流れたり（金属）、流れなかったり（絶縁体）、磁石についたり（強磁性）、もう少し高級な例として、過去のノーベル賞の受賞対象にもなった超伝導、量子ホール効果、トポロジカル現象などは、すべて固体中の電子が生み出す性質です。１つ１つの電子はシュレディンガー方程式というものに従うことが知られていますが、電子がアボガドロ数個ぐらい集まったものは、単純な方程式を超えた新しい物理の宝庫です。こうした新しい物理の開拓は、電子の舞台となる物質を新たにつくるところから始まります。さらに、物質をつくるだけでなく様々な測定を行うことにより、はじめて新しい物理を見つけることができます。新しい物質をつくり、それを測定することを通じて、誰も知らなかった新しい物理を目の前で見つけてみませんか？
辻川信二教授

〈専門分野〉宇宙論・重力理論

宇宙の謎を解く旅へようこそ！

私たちの宇宙は、どのように始まり、どのような歴史をたどって現在の姿になったのでしょうか。そして、なぜ宇宙は現在加速しながら膨張しているのでしょうか。辻川研究室では、宇宙初期に起こった急激な膨張であるインフレーション、宇宙誕生の名残を伝える宇宙背景放射、宇宙の大部分を占める暗黒エネルギーや暗黒物質の正体、さらにブラックホールや中性子星から放たれる重力波を手がかりに、宇宙の進化と重力の本質を理論的に探究しています。一般相対論は非常に成功した重力理論ですが、宇宙誕生直後の極限的な世界や、現在の宇宙全体にわたる大規模な進化では、まだ解明されていない問題が数多く残されています。私たちは数式を用いて宇宙の法則を記述し、最新の観測データと照らし合わせることで、理論が自然界をどこまで説明できるのかを検証します。そこでは、物理・数学・天文学が結びつき、宇宙の姿を一つの物語として理解していきます。宇宙を学ぶことは、時間・空間・物質の根源に迫ることでもあります。観測データと理論を結びつけながら、宇宙を支配する未知の法則を一緒に探ってみませんか。
鷹野正利教授

〈専門分野〉理論核物理学

ミクロとマクロを結びつける原子核物理学

私たちの身の回りの物質は原子からできています。その中心にある原子核は、陽子と中性子、すなわち核子が核力という力で結合したものです。これまでに3000種類を超える原子核が発見されていますが、それらの性質のほとんどが、「核子が核力で結合している」という観点ではまだ十分には説明されていません。なぜなら、核力にはまだよくわかっていない部分があり、さらに多数の核子が関わる理論計算も非常に難しいからです。私たちは、核子が無数に集まった「核物質」の性質を研究することで、原子核の理解を目指しています。一方、宇宙には太陽と同じくらいの質量を持ちながら、半径がわずか10kmほどしかない中性子星という天体が存在します。その平均密度は原子核内部の密度に近い値となるため、中性子星の内部は核物質の状態にあり、その性質が中性子星の構造を決めています。そして近年、これまでの核物質の理論では説明できないほど重い中性子星が発見され、中性子星の謎は深まっています。このように、原子核というミクロな世界の謎と、中性子星というマクロな宇宙の謎は深く結びついています。これらの謎の解明を目指して、私たちは研究を進めています。
高野光則教授

〈専門分野〉計算生物物理学

生命システムの動作原理を解き明かす

皆さんからすると生物はあまりに複雑で、物理が入り込む余地などないようにも見えると思います。しかし、生物も原子の集まりで、物質世界の物理法則に従っています。物理の教科書にはいつも単純な系が出てきますが、千変万化で真に面白い物理現象は複雑さの中から生まれます。「複雑系」の代表ともいえる生命システムの中に、実は予想外にシンプルな動作原理があるのではないか、それを物理として解き明かそう、というの生物物理学です。電子回路の基本素子は半導体素子ですが、生命システムの基本素子はタンパク質分子です。タンパク質というと食材のイメージが先行すると思いますが、実は分子一個でも高度な機能をもつ「分子素子」なのです。分子素子は全ての生命現象に関わっていますが、それらの動作機構は多くの場合まだよく分かっていません。力学、電気、光、熱エネルギーを自在に操って機能する分子素子の動作原理、そしてそれらが統合された集積回路である生命システムの動作原理を一緒に解明していきましょう。生物物理の研究は基礎科学のフロンティアを開拓し、さらに、難病治療、次世代エネルギーへとつながっていきます。

大塚ほのか
さん

物理学科卒
物理応物専攻2年

私が本学科に進学した理由は、物理という教科が好きだったからです。そして、量子力学や固体物理などで学んだ知識が実験を通して現象と結びついたとき、学問としても物理を好きになりました。本学科では、興味のきっかけとなる授業や実験、様々な分野の研究室があります。入学時に自分の興味が明確でなくとも、授業を受けるうちに気になる分野が見つかるはずです。みなさんの「なぜ」や「知りたい」を本学科で追究してみませんか？
奈尾颯大さん

物理学科4年

物理学の舞台は、ミクロな素粒子からマクロな宇宙まで極めて広大です。私たちの常識に反する不思議な現象も多く、その驚きこそが物理学の醍醐味でもあります。また、現代物理学には数多くの未解決問題が残されており、大変興味深いものばかりです。物理学科に進学すれば、ワクワクするような自然現象を学び、さらにはまだ誰も知らない物理の謎に挑む力も身につけられます。物理学科でしか得られない学びが、ここにはあります。
須崎渉太さん

物理学科卒
物理応物専攻1年

私は高校生の頃から物理に興味があり、物理学科へ進学しました。大学では講義や実験を通して物理の基礎から専門的な内容まで幅広く学ぶことができ、自分の興味を深めています。また、授業や研究を通して、物事を筋道立てて考える力も身についたと感じています。物理学科にはさまざまな分野があり、自分の関心に合わせて学びを広げることができます。少しでも興味があれば、ぜひ物理学科への進学を検討してみてください。
柴田桃香さん

物理学科卒
物理応物専攻2年

高校までは、主に「何？」という事実や知識を学んできたと思いますが、大学の物理学科では、事実や知識の背景にある「なぜ？」を探求します。授業内容は必ずしも簡単ではなく、複雑な概念も含まれますが、幅広い分野を深く考えることで新しい視点が得られ、論理的思考力や問題解決能力が身につけられます。一緒に学び、成長しましょう！