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森川雅博(物理)
hiro@phys.ocha.ac.jp
 

お茶の水女子大学宇宙物理研究室

宇宙物理研究室は、ひとまとまりの研究室ですが、 学部は “理学部物理学科”に、大学院(博士前期・博士後期)は “人間文化創成科学研究科 理学専攻”に所属します。

■ 研究の概要

研究は宇宙に関連あるすべての物理過程が対象です。
地球磁場の物理から宇宙全体の構造まで、各構成員が自由に問題を見つけて活発に議論しています。研究対象にはこだわりませんし、学生の皆さんの興味を尊重します。宇宙物理分野にしかない現象もおもしろいし、その原理やメカニズムが他の分野でも普遍的にあればもっとおもしろいと思います。


例えば、宇宙の構造形成や進化の本質を広義の相転移現象として系統的に捉える視点からまとめてみると、以下のようになるでしょう。


【究極の構造発生機構としての宇宙論】
銀河あらゆる構造の究極の起源は、秒ごろの「量子揺らぎ」にあると考えられている。これを記述するのは量子論の基礎理論であり、「観測者なしの観測」「量子系の自発的古典化」を物理過程として考えなければならない。特に、量子デコヒーレンスや古典自由度の出現、緩和過程などを考慮し、古典―量子転移の基礎機構を解明する。目標は古典揺らぎの非ガウス性の評価である。

【普遍的なインフレーションモデルの確立】
初期宇宙のインフレーションは典型的な相転移過程と捉えられる。秩序形成を特徴付けるオーダーパラメターが出現し、それが自己相似(ゼルドビッチスペクトル)に成長するのもこの時期である。ミクロな宇宙がマクロになる相転移過程、ミクロ―マクロ転移の基礎機構を解明する。

【構造の安定性を保証する視点から天体の構造を考える】
種々の引力はものを固めようとし、様々な圧力はそれに抗して安定な構造を作ろうとする。究極の圧力は量子力学の不確定性原理や排他原理に由来するものであり、中性子性、白色矮星、ボソン星、などの構造を作る。構成素粒子を核子でなくもっと軽いフェルミオンを想定して、これらの構造をスケールアップした量子凝縮構造が、A1689などの銀河団中心の密度集中を説明するかどうか解明したい。目標は、周縁に向かってどのように縮退が解けていくかの評価である。そして、銀河の構造との整合性である。

【宇宙を構成する物質を系統的に考察する】
暗黒物質・暗黒エネルギーと呼ばれるように、宇宙を構成する96 %以上の物質が何かを我々は知らない。それらは通常、無衝突ガスや真空エネルギーとして想定されるが、相転移の視点から、量子力学的に凝縮した相にある可能性を追究する。ボーズアインシュタイン凝縮の視点から整合的なモデルを構成する。目標は、凝縮体の不安定性から、局在化した構造の質量分布関数を求めることである。

【時空の粗視化とアインシュタイン方程式】
重力は幾何学として普遍化されるが、我々の観測するものはミクロな幾何をそのままには反映しない。ミクロなものを均してマクロなレベルに繰り込むという粗視化が必要であり、実際の観測でも必ずこの過程を前提にしている。我々は時空の繰り込み群の方法を構成したい。目標は有効アインシュタイン方程式を書いて、有効理論として出現する宇宙項の確認である。
 
【非相加的多体系としての重力系】 
宇宙の構造を決める最も重要な力は重力だが、これは通常の統計力学の原理である相加性を持たない。しかし、明快な相加性を持たない系は重力系のほかにいくらもあり、自己重力系の研究が新しい統計力学を切り開いていくと考えられる。同時に、自己重力系は究極の平衡状態を持たず、本質的に非平衡の統計力学で記述されなければならない。目標は、Tsallis 分布や安定分布を導く熱力学的な規定条件(有限性、保存則など)を突き止めることである。

【自己重力系の普遍的記述】
孤立した自己重力系は非常に速い緩和と定常状態の非常にゆっくりした進化があるために、系の特徴的な時間の分離が原理的には明確で、その統計力学的記述が基本的なところで可能である。例えば、温度―エネルギー関係から通常の統計力学系と比較してみると、ビリアル平衡にある自己重力系は、準平衡状態にあってゆっくりと相転移を進めている過程に対応する。この進化の力学を構築する。目標は、各粒子あたりの等蒸発率、従って局所ビリアル比を一様にする自己臨界組織化構造の普遍性を確立することである。

※宇宙物理研究室で過去になされた研究に関して、より詳細をお知りになりたい方は、下記の論文リストをご覧ください。


■ 当研究室を志望される方へ

お茶の水女子大学は女子大学です。そのため、大学院生として所属できる方も女子に限られます。
大学院は、お茶大からの方と他大学からの方を全く区別しません。むしろ、大学・大学院の区切りで所属を変えることを推奨します。これは、視野を広げて自分の物理を自律的に作っていくのに有用だと考えるからです。同様に、博士前期・後期課程・ポスドク研究員課程でも自由に所属を変えて自分にとって最適の研究場所に進むことも推奨します。実際、この研究室にはそのような方が大勢いらっしゃいます。


日本学術振興会特別研究員などのポスドクに関しては、男女問わず所属可能です。宇宙物理にとどまらず、例えば統計物理など他の分野を専攻してきた方で、新たな視点から研究に取り組みたいという方も歓迎します。
詳細を知りたい方、研究室訪問を希望する方は、直接教員に連絡を取るようにしてください。


当研究室では昼食の時間帯に構成員が集まって、考えたことをざっくばらんに話すようにしております。自分が考えたこと、気になっていることなどを取り上げ、構成員たちで考えていくということにしています。

また、ゼミについては自分が学びたい事柄を提案し、希望者が集まって行うようにしております。研究対象にはこだわりませんし、学生の皆さんの興味を尊重しますので、積極的に議論に参加することを希望します。


自分から進んで問題に取り組もうという方、好奇心旺盛な方、歓迎しております。

また、研究室にとどまらず、他大学のゼミや研究会、学会にも積極的に顔を出して、いろいろな事を学んだり有意義な議論をしたりすることもいいと思います。


■過去の博士論文、修士論文

□博士論文

  • Chiral Gravity in Higher Dimensions [田中恵理子:2004年3月]
  • 宇宙の構造形成における準非線形領域の解析 [善里 彩子:2000年11月]
  • Scaling analyses of galaxy distribution [黒川 知美:1999年9月]

 

□修士論文

  • 相対論的重力場中の物体の運動 [泉 日当美:2006年3月]
  • 宇宙再電離下における矮小銀河の星形成 [白石 昌子:2006年3月]
  • 原始惑星系円盤における微惑星衝突モデル [田村 涼子:2004年3月]
  • Bose Einstein Condensation as Dark Energy and Dark Matter [西山 雅子:2004年3月]
  • INNER RADII OF ACCRETION DISCS [広瀬史子:2004年3月]
  • 自己重力系の無衝突緩和過程における指数速度分布形成とそのメカニズム[金枝 直子:2003年3月]
  • ガンマ線バーストの時系列解析と内部衝撃波モデル [鈴木 素子:2002年3月]
  • 銀河形成と分子雲の進化 [川崎由佳理:2001年3月]
  • ブラックホールの熱力学の考察 [益田さやか:2000年3月]
  • The Lagrange formalism for gravitational equation [中島 奈穂:2000年3月]
  • Particle production in the early universe [小原 みどり:2000年3月]
  • N体シミュレーションによる自己重力系での統計的考察 [小池 薫:1999年3月]
  • 活動的銀河中心核の統一モデルに対する赤外線観測からの制限 [登地 美映子:1998年3月]
  • 彗星からのX線の起源 [内田美乃里:1997年3月]
  • 電弱相転移における亜臨界泡のダイナミクス [増山 千奈美:1997年3月]
  • 宇宙の密度揺らぎの準線形領域における近似とその比較 [善里 彩子:1997年3月]
  • Chaos in Classical and Quantum Bianchi Type-IX Universe [田中 恵理子:1997年3月]
  • ボイドによる宇宙背景輻射の非等方性 [中村 美奈子:1997年3月]