Department of Physics

理工学部 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

理工学部の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る本学科。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。特に実験を重視し、基礎とその応用力が身につく教育効果を狙うとともに、他学科との連携も実施。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を育成するため、物理学の基礎知識、物理的なものの考え方、それぞれの学習を重視しています。

概要図
  • 物理学科の特徴1

    最先端のテーマを扱い、
    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。とくに実験と演習に力を注ぎ、問題分析力と解決力を養います。

  • 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14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・磁性・超伝導・レーザー・バイオミメティクスなど、様々なテーマについて研究活動を行っています。

  • 物理学科の特徴3

    レーザー実験棟や
    超伝導実験棟も整備

    本学科がある野田キャンパスには、レーザー実験棟や超伝導実験棟を備えた大型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です。また、最先端の物理学にふれて学びを深める特別講義も実施しています。

基礎情報 BASIC INFORMATION

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)

498名
(男⼦430名/⼥⼦68名)

2020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1/力学演習A・B/物理学実験1-A・1-B/コンピュータリテラシー
◆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2-A・2-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/電磁気学演習A・B/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
■統計力学入門/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1/統計⼒学演習/数値計算法
量⼦⼒学2・3/量⼦⼒学演習
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(理論)・(実験) ◆相対論/宇宙物理学A・B/地球物理学
核・素粒子(理論)・(実験) ◆原子核物理学A/物理学特別講義3-B
物性物理学(理論)・(実験) ◆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

2020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
60 34 28 4 126

卒業研究・研究室紹介 LABORATORY

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。
核・素粒子(理論)
原子核は原子の中心にあって陽子と中性子からできています。原子核理論は原子核の性質を調べたり、陽子や中性子を最も基本的な粒子であるクォーク・グルーオンから研究する学問分野です。
素粒子(実験)
物質の究極の構造を解明し、自然を支配する基本法則の統一的理解を追究します。研究対象は素粒子・原子核から宇宙に広がり、自然の謎を解き、自然の美を求める物理学の基礎的分野です。
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
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

次世代エネルギーを生み出す
「世界初の物質」合成にリーチ!

金井研究室 4年 瀬尾 豪一朗
大阪府・府立豊中高等学校出身

印象的な授業 解析力学

※内容は取材当時のものです。

学生の声

レーザー発振で生じるノイズの
低減で制御のレベルを引き上げる

須田研究室 4年 新妻 愛莉沙
福島県・県立磐城高等学校出身

印象的な授業 量子光学

※内容は取材当時のものです。

学生の声

進路 CAREER

進路グラフ

主な就職先

  • [情報通信業]
    伊藤忠テクノソリューションズ、インテック、SCSK、NTTデータ、NTT東日本、オービックビジネスコンサルタント、大塚商会、東京海上日動システムズ、TIS、日本IBM、日立システムズ、富士通、みずほ情報総研

  • [機械器具]
    アイシン精機、キヤノン、東芝、日本精工、ハーモニック・ドライブ・システムズ、パイオニア、パナソニック、明電舎、理研計器

  • [公務員、教育・学習支援業]
    警察庁、厚生労働省、国土交通省、東京都、埼玉県公立高等学校、千葉県公立高等学校、東京都公立高等学校、私立中学校・高等学校

2020年3月31日現在

PICK UP

  • 理工学部物理学科紹介

  • 理工学部物理学科パンフレット

  • 理工学部物理学科紹介(資料編)

  • 理工学部物理学科授業風景

次世代エネルギーを生み出す
「世界初の物質」合成にリーチ!

金井研究室 4年 瀬尾 豪一朗
大阪府・府立豊中高等学校出身

新規物質の性質を探究する。金井研究室のスタイルは、まさに私が求めていたものでした。研究の目標は、世界で初めてであろう「完全なグラファイト状窒化炭素(GCN)」の合成。光触媒となって次世代エネルギーとして期待される水素を生成したり、太陽電池として利用されたりする可能性を秘めています。実験は、うまくいかないことがおよそ9割。その中で、予想に近い結果が得られたときに物理の魅力を再確認します。

学生の声
印象的な授業は?

解析力学

それまで私が持っていた物理に対する価値観が、ガラリと変わった授業です。「エネルギー保存の法則」など、中学時代から学んでいる保存則。その裏側には対称性と深く関わっているという事実があります。知ったときは衝撃を受けました。

2年次の時間割(後期)って?
1 Integrated Skills in English C 物理数学 Ⅱ‒D 解析力学
2 電磁気学 Ⅱ‒B 量子力学Ⅰ 電磁気学 演習B プログラミングB
3 熱力学 幾何・波動光学
4 物理数学 Ⅱ‒C 物理学実験 Ⅱ‒B TOEIC/TOEFL Skills Ⅱ
5
6

1年次との違いは、1限目の授業が減って、全体の授業数が増えたこと。課題も多く、内容も複雑に。大変だった一方で、友人たちとの議論のレベルなども上がりました。今でもいい思い出です。

※内容は取材当時のものです。

レーザー発振で生じるノイズの
低減で制御のレベルを引き上げる

須田研究室 4年 新妻 愛莉沙
福島県・県立磐城高等学校出身

チタンサファイアレーザーの発振器から出力される「超短光パルス」は、搬送波と包絡線の位相差を表すキャリアエンベロープ位相(CEP)の制御で安定化を図ります。その際に発生して制御に影響を及ぼすのが、光の粒子による「ショットノイズ」。CEP観測のためのf-2f干渉計を改良してショットノイズの軽減を検討。高度なCEP制御が求められる場面に貢献するとイメージしています。

学生の声
印象的な授業は?

量子光学

レーザーの原理と特性、レーザー光で可能になる非線形光学現象を学習。非線形効果によって、入射光と異なる周波数を持つ光が発生したり、屈折率が変化したりすることに驚きました。授業中に書き込んだノートは今でも活用しています。

3年次の時間割(後期)って?
1 数理統計学
2 生徒指導論 量子光学
3 相対論 物理学実験
Ⅲ-B
教育実習
指導
4 数学科
教育論 2
5 理科
教育論 2
6

野田地区理大祭実行委員会の企画局に所属、移動動物園を担当しました。就職活動が始まる時期でもあり、これらの活動と授業の両立は大変でしたが、その分一つ一つの科目に集中できました。

※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。