理論系

■高温超伝導体、新しい量子相の発見を目指して

新しい機能材料の発見は技術革新の可能性を秘めています。しかし現在の所、非経験的な理論計算から物質の性質を高い精度で予測する事はできていません。例えば、超伝導のように量子力学的な効果が巨視的なスケールで現れる現象では、個々の電子を記述する物理法則とは異なる多体相関の概念が必要になります。当研究室では、物質群に特有の電子状態の知識をもとに、その系がなぜ磁性や超伝導特性を示しうるのか、そのメカニズムを解明し、新しい理論概念を構築することを目指しています。さらに長期的視野では、新奇物性や新しい量子相の予言、高温超伝導体などの物質設計にも取り組んでいます。

ゆく河の流れは絶えずして，しかももとの水にあらず -計算機を通じて原子や分子の無常を愛でる

我々の周りの世界はミクロからマクロにいたるまで絶えず動きながらその姿を変えています。一見不変に見えるものもよく目を凝らせばそこには非常に多様な動きがあります。我々の研究室では、原子や分子の世界での動きを計算機によって模倣し、それを数理の言葉で理解することを目指しています。コンピュータの世界からダイナミクスの数理を理解し、そこから観測結果に新たな解釈を与えたり新たな実験の提案をすることが我々の目標です。

超弦理論と素粒子の統一理論

すべての物質の根源である素粒子とその間に働く力を統一的に記述し、宇宙の構造を決定する基礎理論を構築することは理論物理学者の長年の夢であると言えます。

この研究室ではそうした統一理論の有力な候補である超弦理論(超ひも理論)を中心とした素粒子物理学の研究をはじめ、深く関連する宇宙論・ブラックホールの物理といったテーマについても研究しています。

場の量子論による量子多体系の研究

電場・磁場のように空間の各点に物理量が対応するのが場で、その運動を記述する理論が場の量子論です。この理論を用いて、原子気体のボース凝縮状態など物質の新しい量子状態を理論的に解明し、ガンマ線レーザーなど新技術への応用に対する基礎的研究を行なっています。

■生命の動き、かたち、パターンを物理と数学で解き明かす

我々の日常生活をかたちづくる身近な物理現象は多様ですが、そのほとんどすべては動的で非平衡です。物質やエネルギーの流入と散逸が拮抗する動的な状態が、自発的な秩序形成や特異な転移ダイナミクスを生み出します。とくに生命現象はそのような非平衡現象の宝庫です。我々の研究室では、ソフトマター物理学、流体物理学、非平衡物理学などの手法に基づいて、生命現象を含むマクロな自然現象全般について研究しています。ほかではあまり研究されていないようなユニークなテーマを取り上げ、それらの現象の背後にあるメカニズムを理論と実験を組み合わせて解明することを目指しています。