Department of Physics and Astronomy

創域理工学部 先端物理学科

純粋物理学から応用物理学まで
自らの力で真理を追究

創域理工学部の先端物理学科という位置づけから、純粋物理学から応⽤物理学にわたる幅広い分野を含んだ構成となっています。⼤別すると、理論物理学と実験物理学に分けられます。現在発展しつつある分野を含めて、他の学問分野との境界領域を研究するグループもあります。実験と演習を重視し、物理の基礎とその応⽤⼒が⾝につくように教育します。急変する科学技術の環境にあっても⾃主的に研究開発の場で活躍できる実⼒ある研究者・技術者を育成するため、物理学の基礎知識と物理的なものの考え⽅を習得するように指導しています。

概要図
  • 先端物理学科の特徴1

    問題解決能⼒を養う
    実験・演習を重視

    素粒⼦・原⼦核、宇宙、物性、光などに関する最先端の研究テーマを扱いつつ、その基礎となる知識や技術の習得を重視し、⼒学、電磁気学、熱⼒学、量⼦⼒学、 統計⼒学を基礎科⽬として質の⾼い教育を⾏っています。特に実験と演習に⼒を注ぎ、問題を分析し解決する能⼒を養います。

  • 先端物理学科の特徴2

    多岐にわたる
    研究フィールド

    本学科は、物理学の幅広い領域を網羅する13の研究室を有しています。理論と実験の両⾯から、宇宙、原⼦核・素粒⼦、磁性・⾼温超伝導、有機半導体、表⾯物 性、レーザー、バイオミメティクスなど、さまざまなテーマについて研究を進めています。

  • 先端物理学科の特徴3

    最先端の研究施設で
    先進的なテーマに取り組む

    野⽥キャンパスにはレーザー実験棟や超伝導実験棟などの研究施設や実験施設が整っており、筑波研究学園都市にある国の研究機関との共同研究も活発に⾏なっ ています。最先端の物理学にふれて学びを深めるため、学内外の専⾨家による特別講義も実施しています。

基礎情報・資格 BASIC INFORMATION & CERTIFICATION

キャンパス 取得学位 在籍学生総数 目指せる資格
野田キャンパス 学士(理学)

476名
(男子406名/女子70名)

男子 85%/女子 15%

※2023年5月1日現在

・中学校教諭1種免許状(理科・数学)
・高等学校教諭1種免許状(理科・数学)
・測量士/測量士補

カリキュラム CURRICULUM

■必修科目 ●選択必修科目 ◆選択科目

1年次 2年次 3年次 4年次
■微分積分学/線形代数1/ベクトル解析/基礎数学演習/ベクトル解析演習/力学A・B/電磁気学A/力学演習A・B/電磁気学演習A/物理学実験1-A・1-B/コンピュータリテラシー
◆電磁気学入門/物理学特別講義1-A・1-B/コンピュータ演習/化学A・B
■解析力学/振動と波動/電磁気学B/熱力学/複素関数論/線形代数2/量子力学入門/量子力学1/統計力学入門/電磁気学演習B/量子力学演習/物理学実験2-A・2-B
◆物理数学A・B/化学2-A・2-B/プログラミングA・B/物理実験学/幾何・波動光学
■統計力学1/物理学実験3-A・3-B
◆先端物理学特別講義/プレ卒研ゼミ/統計⼒学演習/数値計算法/量⼦⼒ 学2・3/電磁気学3/電⼦回路/連続体⼒学/物理計測/放射線計測/結晶学概論/数理統計学/化学実験
■卒業研究A・B
宇宙物理学 ◆相対論/宇宙物理学A・B/地球物理学
核・素粒子物理学 ◆原子核物理学A・B/物理学特別講義3-B
物性物理学 ◆物性物理学A・B・C/応用物性A・B/物理学特別講義3-A
光物理学 ◆物理光学/量子光学

2023年度 学修簿 卒業所要単位表

専門
科目
基礎科目 一般教養科目 自由
科目
合計
専門基礎 基幹基礎 関連専門
基礎
自然を学ぶ
科目群
人間と
社会を学ぶ
科目群
キャリア
形成を学ぶ
科目群
外国語を
学ぶ
科目群
領域を
超えて学ぶ
科目群
58 34 30 4 126

卒業研究・
研究室紹介
GRADUATE RESEARCH AND LABORATORIES

宇宙物理学(理論)
宇宙物理学は、素粒子・原子核・相対論・統計力学・流体力学などさまざまな分野の物理学を統合して、宇宙の成り立ち・宇宙における現象や天体を理解しようとする学問です。
宇宙物理学(実験)
万有引力を扱う古典力学だけでなく、電磁気学、量子力学などの物理学の広い知識に加え、統計学の知識も動員し、自分の手で開発した観測装置を使い、観測的に宇宙を理解する学問です。
素粒子物理学(理論)
物質を分子→原子→原子核→…と分割していき、それ以上分割できなくなったものを素粒子と呼びます。場の量子論や相対性理論に基づき、素粒子の性質や、それらが生成され活発な相互作用を繰り返した初期宇宙の物理の解明を目指しています。
素粒子物理学(実験)
加速器や検出器を駆使し、物質を構成する最も基本的な要素である素粒子と、その間に働く力の法則を探求する学問です。素粒子の研究から、物質の起源などの根源的な謎に迫ります。
物性物理学(理論)
物には、熱や電気を伝えたり、磁石に付いたり、光を通したりと、さまざまな性質があります。そのような性質がなぜ、どのように存在するのかを理論的に解明して、将来の新しい物質開発につなげる学問です。
物性物理学(実験)
物質中の電子や分子の集団は、ミクロ世界のルール=量子力学に従い、結晶や表面などの舞台で、電磁気・光・熱に関わる現象を示します。そのメカニズムを理解するため、測定・解析や新物質の創成に取り組んでいます。
光物理学(実験)
レーザーは干渉性、指向性、収束性など優れた特性を持つ光です。このレーザーを用いて光の性質や振る舞い、光と物質の相互作用を研究する分野です。また、生物の色に関する研究も行っています。

学生の声 VOICE

なぜ黄色から青色に変化するのかメカニズムが少しずつ見えてきた

学生の声

金井研究室 4年 服部 真衣
埼玉県・私立本庄東高等学校出身

印象的な授業 統計力学入門

※所属・学年を含め、内容は取材当時のものです。

素粒子物理学と物性物理学の両分野について学びたい

学生の声

阿部研究室 4年 菩提寺 和
青森県・県立三本木高等学校出身

印象的な授業 数値計算法

※所属・学年を含め、内容は取材当時のものです。

進路 CAREER

進路グラフ

2023年3月31日現在

主な就職先

  • [情報通信業]
    アドソル日進、インテック、NECソリューションイノベータ、NSD、NTTコミュニケーションズ、NTT西日本、NTT東日本、オービックビジネスコンサルタント、キヤノンITソリューションズ、ソフトバンク、日立システムズ、富士通、みずほリサーチ&テクノロジーズ

  • [機械器具]
    NEC、キヤノン、デル・テクノロジーズ、マツダ、理研計器

  • [教育・学習支援業、電子部品]
    埼玉県公立高等学校、千葉県公立高等学校、千葉県公立中学校、私立中学校・高等学校、キオクシア、パナソニック、マイクロンメモリジャパン、ヤマハサウンドシステム

2020年3月~2022年3月卒業生

なぜ黄色から青色に変化するのかメカニズムが少しずつ見えてきた

学生の声

金井研究室 4年 服部 真衣
埼玉県・私立本庄東高等学校出身

カリウム化合物のPHIに白色光を当てると、黄色から青色へと可逆的に変化する「フォトクロミズム」という現象が起こります。構造中のカリウムイオンが外れることが関係しているともいわれますが、メカニズムは明らかになっていません。光を当てる前後の伝導度などを測定し、「なぜこの現象が起こるのか」を研究しています。実験を通じて一定の傾向が掴めたことを踏まえ、次のステップである考察を進めています。

統計力学入門

「物理を確率的に捉える」という高校物理にはなかった発想が印象的でした。これまでの学び方との大きな違いを感じましたが、先生の丁寧な指導で戸惑いはありませんでした。統計力学のアプローチで「状態方程式」を導き出し、感動しました。

1 量子力学2 物理計測
2 宇宙物理学 放射線計測 電子回路
3 量子力学演習 物性物理学A 統計力学入門 物理学実験
3-A
4 応用物性A 地球物理学
5
6

履修科目数が絞り込まれ、授業の「密度」がさらに濃くなった3年次。一日の授業を友人と振り返り、支え合いながら勉強に取り組みました。サークル、アルバイトは絶好の気分転換です。

※内容は取材当時のものです。

素粒子物理学と物性物理学の両分野について学びたい

学生の声

阿部研究室 4年 菩提寺 和
青森県・県立三本木高等学校出身

物質の最も基本的な構成要素である素粒子について研究する素粒子物理学と、さまざまな物質の性質について研究する物性物理学。この両分野に登場する概念を学ぶことができると聞いて、阿部研究室を選びました。今は物理学の枠を超えて適用できる「対称性の自発的破れ」について学んでいます。この研究が進めば、超伝導をはじめ非常に幅広い分野に影響を与えることができるという点にやりがいを感じています。

数値計算法

数値計算の手法はもちろん、誤差や諸問題に対する対処法を学べたのが良かったです。単純に原理に従ってコードを書くだけでなく、誤差の影響や計算結果の精度を検証することを意識するようになり、ここでの学びは研究にも生きています。

1
2 数値計算法 スポーツ方法
2(実技)
統計力学1
3 統計力学演習 相対論 物理学実験
3-B
4
5
6

内容が一段と難しくなりましたが、分からないこともまた楽しかったです。コロナの影響で対面授業ができなくなった不便さは感じつつも、それなりに快適に過ごせていたと思います。

※内容は取材当時のものです。

秋元 研究室

[専攻]物性理論 [指導教員]秋元 琢磨 准教授 [キーワード]非平衡物理学,非線形力
[テーマ例]❶細胞内での異常拡散現象の解明 ❷非平衡系における粒子の拡散現象の解明 ❸レーザー冷却過程における無限測度エルゴード理論の応用

本研究室では、細胞のような複雑で不均一な物質の動的な性質、特に、その中での粒子の拡散現象の解明を理論的に進めています。近年、タンパク質などの1分子の軌道が直接観測できるようになり、様々な系で通常のブラウン運動とは異なる拡散現象が発見されてきています。このような現象を確率論や数値シミュレーションを通して明らかにします。

鈴木 研究室

[専攻]宇宙物理学(理論) [指導教員]鈴木 英之 教授 [キーワード]天体物理,ニュートリノ天文学
[テーマ例]❶重力崩壊型超新星爆発と原始中性子星の進化 ❷超新星ニュートリノの数値シミュレーション ❸超新星ニュートリノとニュートリノ振動

重い星は、最後にコアがつぶれて中性子星を形成すると同時に超新星爆発を起こします。その際に放出される超新星ニュートリノや原始中性子星の進化などを数値シミュレーションを用いて研究しています。また、ニュートリノの種類が変化するニュートリノ振動という現象が、超新星ニュートリノの観測に及ぼす影響についても研究しています。

阿部 研究室

[専攻]素粒子物理学(理論) [指導教員]阿部 智広 准教授 [キーワード]素粒子現象論
[テーマ例]❶暗黒物質の模型構築とその検証方法の提案 ❷素粒子の質量の起源に関する研究 ❸新粒子の低エネルギー観測量への影響やコライダー実験での検証法

物質を、分子→原子→原子核→ …、とどんどん分割していき、これ以上分割できなくなったものを素粒子と呼びます。素粒子の物理は、標準模型と呼ばれる理論でよく記述できることが知られていますが、まだまだ不完全であることもわかっています。本研究室では、ヒッグスや暗黒物質などをキーワードに、素粒子標準模型を超える物理を明らかにすることを目指した研究に取り組んでおります。

石塚 研究室

[専攻]素粒子物理学(実験) [指導教員]石塚 正基 教授 [キーワード]ニュートリノ,宇宙線,高エネルギー物理
[テーマ例]❶ニュートリノの質量と世代間混合の測定 ❷陽子崩壊探索による大統一理論の検証 ❸超新星ニュートリノ観測

素粒子物理学は、宇宙に存在する基本粒子と粒子間に作用する力の法則の解明を目的とします。特に幽霊粒子とも呼ばれるニュートリノには未だ解明されていない部分も多く、興味深い研究対象です。本研究室では、ニュートリノの質量と世代間混合、大統一理論の予言する陽子崩壊などの研究を進め、宇宙と素粒子の謎に迫ります。

須田 研究室

[専攻]光物理学 [指導教員]須田 亮 教授 [キーワード]非線形光学,超高速光エレクトロニクス
[テーマ例]❶超広帯域コヒーレント光の発生とその時空間位相の制御 ❷高次高調波変換によるアト秒X線パルスの発生 ❸蛍光分子の非線形分光と多光子バイオイメージング

白色レーザーとも呼ばれる超広帯域コヒーレント光の位相をそろえると、パルス内に電場の振動がわずか1~2周期しか存在しない超短パルス光となります。本研究室では、超短パルス光の高次高調波変換によりさらに短いアト秒X線パルスを発生させる研究、超広帯域コヒーレント光を用いた蛍光分子の非線形分光や多光子過程を制御したバイオイメージングの研究を進めています。

岡崎 研究室

[専攻]物性物理学(実験) [指導教員]岡崎 竜二 准教授 [キーワード]強相関電子系の伝導・磁性
[テーマ例]❶遷移金属酸化物の試料育成と電気伝導・磁気特性測定 ❷有機導体における非線形伝導現象 ❸光照射下での物性測定装置の開発

本研究室では、強相関電子系と呼ばれる電子間相互作用の強い物質群が示す新奇輸送・磁気現象の実験的研究を進めています。また、光照射下などの強い非平衡状態における電子物性の理解など、強相関電子系の物理と非平衡統計物理を融合した新しい研究領域の開拓にも取り組んでいます。

田村 研究室

[専攻]物性物理学(実験) [指導教員]田村 雅史 教授 [キーワード]有機分子性物質の電子物性
[テーマ例]❶有機導体の結晶成長と低温電磁特性計測 ❷分子スピントロニクスのための分子設計・開発 ❸有機伝導体の高周波電磁特性の測定と解析

有機物質は、医薬やプラスチックなどとして身近な存在ですが、超伝導や強磁性など顕著な物理的性質を示すものや、液晶のような電子材料も含みます。無数にある有機分子には、未解明の潜在的機能がまだ多く、新たな分子で未知の物理現象を発見・解明する研究を進めています。

金井 研究室

[専攻]物性物理学(実験) [指導教員]金井 要 教授 [キーワード]有機分子の関わる表面・界面の科学
[テーマ例]❶高エネルギー分光を用いた新規機能性有機分子の電子構造の解明 ❷有機分子吸着系の構造と電子構造の解明と制御 ❸有機薄膜物性評価のための新規測定装置の開発

本研究室では、有機分子の関わるさまざまな表面・界面の構造、および電子構造の研究を行っています。特に、さまざまな有機分子吸着系や有機半導体薄膜の界面電子構造、また、新しい電子機能性有機分子の電子構造の解明など、有機エレクトロニクスの基礎となる研究を推進しています。

幸村 研究室

[専攻]宇宙物理学(実験) [指導教員]幸村 孝由 教授 [キーワード]X線天文学
[テーマ例]❶Black HoleやPulsar等の天体の観測的研究 ❷宇宙望遠鏡(XRISM衛星)に搭載する宇宙X線観測用CCDの研究開発 ❸次世代の宇宙望遠鏡に搭載する新型のX線検出器の基礎開発

本研究室では、X線を放射する天体の観測的研究を行っています。Black HoleやPulsarなどの天体を観測し、激動する宇宙の描像を明らかにすることを目的としています。さらに、2016年2月に打ち上げた宇宙望遠鏡「Hitomi」や2021年度に打ち上げるXRISM衛星に搭載しているX線検出器(X線用CCD)や次世代の放射線検出器を開発しています。

福元 研究室

[専攻]物性理論、計算物理 [指導教員]福元 好志 教授 [キーワード]量子多体系の理論
[テーマ例]❶フラストレートしたスピン系の特異な物性の探索 ❷斥力電子系における多彩な秩序の探索 ❸量子多体系の計算技法の開発

電子を格子上に配した量子多体系を理論的に研究しています。電子は電荷とスピンの2自由度を持ちますが、特に電荷自由度の凍結した系をスピン系と呼びます。これは磁性体の基礎的モデルを与えます。また、両自由度が存在する系(電子系)は高温超伝導などとの関連から深い理解が求められています。これらを舞台として物性の解明、探索を行っています。

矢口 研究室

[専攻]固体物理学(実験) [指導教員]矢口 宏 教授 [キーワード]相互作用の強い電子系を持つ物質の研究
[テーマ例]❶ルテニウム酸化物超伝導体とその関連物質の単結晶育成と低温物性 ❷鉄系超伝導体の単結晶育成と低温物性 ❸半金属の強磁場物性

固体物理学は、固体結晶中を舞台とする多彩な物理現象を研究対象とします。これらの現象は、電子等の多数の構成粒子間の相互作用によって生じます。“More is different.”という言葉は、単純な構成要素が多数集まって相互作用することで、原子や電子などの構成要素の個々の性質からは予想も付かないような劇的な振舞いを示すことを表現しており、低温で発現する超伝導などは、そのよい例といえます。

澤渡 研究室

[専攻]理論物理学 [指導教員]澤渡 信之 教授 [キーワード]トポロジカルソリトン
[テーマ例]❶インスタントン、モノポール、スカーミオンなどのソリトン解の数値解析と物理現象への応用 ❷スカーミオンによる新規なブレインワールドの構築と階層性問題の解決 ❸アティア・ジンガーの指数定理に基づくさまざまな物理現象の理解

トポロジカルソリトンは、素粒子論における粒子の特性(対称性、質量、電荷等)や、宇宙物理学の中心的なテーマであるブラックホールやブレインワールド(膜宇宙)、さらには物性物理学の超伝導現象やホール効果など、多様な物理現象の記述と理解に用いられる概念です。本研究室では、解析や数値シミュレーションの手法を用いたソリトンの研究を行っています。

吉岡 研究室

[専攻]光物理学 [指導教員]吉岡 伸也 教授 [キーワード]バイオフォトニクス,非平衡物理学
[テーマ例]❶フォトニック結晶の光学特性 ❷自然界の構造色 ❸構造不規則系の光学現象

光の波長サイズで周期的な微細構造はフォトニック結晶と呼ばれ、光の流れを制御する材料として注目を集めています。自然界の生物も同様な構造を利用して、鮮やかな色を生み出しています。本研究室では、微細構造が引き起こす多彩な光学現象を研究するとともに、構造が形成される過程やその応用を目指した研究を行っています。

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