理論物理学研究室では素粒子論と宇宙物理学の理論的研究を行っています。物質のミクロな構造を探る素粒子論と広大な宇宙で起こる現象を取り扱う宇宙物理学は一見すると対極にあるように思われます。しかし、現代物理学は、物質の由来を宇宙創生や星の誕生と終焉に求め、宇宙の成り立ちは物質構造の知識抜きでは知りえないことを教えてくれます。つまり、自然界の成り立ちと構造を知るためにはこの2つの分野は不可欠な役割を担っているのです。当研究室には6名のスタッフが所属しています。理論物理学を選択した4年次生が卒業研究を行います。大学院生は素粒子・宇宙両分野の基礎を学んだ後に専門分野の研究に入ることや、分野の壁を越えた討論が活発に行われることなど、特色のある教育・研究が行われています。

キーワードは?
素粒子論│超弦理論│一般相対性理論│宇宙論│宇宙物理学│ブラックホール│初期宇宙│量子重力理論

素粒子・原子核から原子・分子にいたるミクロな世界の物理を実験的に研究しています。電磁気力、弱い力、強い力、重力という4つの力の性質を通して時間や空間といった最も根源的な問題の研究から、それらの力で結びついた複合多体系である原子核や原子、分子の構造などを明らかにする実験を進めています。様々な粒子を加速して「照明」し、反応を起こさせて出てきた粒子をセンサーで「見る」のが加速器実験です。センサーを自分たちで原理的なところから開発、製作することで、他の誰にも真似のできない研究を行うことを目指しています。学内の加速器の他、国内外の研究所にある高エネルギーの大型加速器を用いた実験も行っており、海外の超大型加速器での実験にも参加しています。

キーワードは?
素粒子物理学│原子核物理学│原子分子物理学│表面物理学│余剰次元探索

地球や惑星から宇宙の果てまで、不思議なことでいっぱいです。美しいオーロラと太陽の関係はどうなっているのだろうか？惑星や恒星、銀河、そしてブラックホールはどうなっているのだろうか？地球に似た惑星は宇宙にどれくらいあるのだろうか？さらには、私たちの体を構成する元素はどこで生まれて、宇宙の中でどのように変遷、循環しているのだろうか？私たちの研究室ではそんなことを研究しています。そのために、地上の大型望遠鏡やカメラ、気球や人工衛星に搭載された観測機器を利用して、X線から紫外線、可視光線、赤外線までの光や粒子線の観測を行っています。また、「世界で最も良いデータを得るためには、世界で最も優れた観測装置が必要である」という考えに基づき、独自の望遠鏡や分光装置、検出器等を開発しています。

キーワードは?
宇宙物理学│惑星・大気物理学│X線天文学│ブラックホール│はやぶさ2│あかつき│ひとみ