各グループの研究案内
宇宙進化グループ
研究テーマ
- 高エネルギー宇宙物理の研究（活動銀河核、ガンマ線バースト、宇宙ジェット、宇宙線の起源等）
- 宇宙論の研究（初期宇宙、大規模構造、銀河団等）
- 重力波の研究（ブラックホール、中性子星連星等）
- 天体形成の研究（星形成機構、銀河の形成と進化等）
我々の宇宙は、137億年前にビッグバンとよばれる大爆発によって誕生しました。宇宙の膨張とともに、銀河や宇宙の大規模構造が形成され、その中で星が誕生し進化していきます。宇宙を舞台として超新星の爆発、元素の進化、ブラックホールの形成、重力波の放出、ガンマ線バーストの発生、高エネルギー宇宙線の加速等々の極限状況での物理現象が生起していきます。このような宇宙物理学・宇宙論の研究は理論・観測の両面にわたって急速に発展しており、新たな宇宙像が切り拓かれつつあります。宇宙の研究には宇宙を基礎物理学の検証の場として研究する立場と、観測事実を基礎に宇宙そのものの進化や天体現象を研究する立場の、双方からのアプローチが必要です。本グループはその双方を基軸とした理論的研究を進め、視野の広い研究者養成を行っています。上に示したように広範な研究テーマを扱っていますが、研究方法も純理論的なものからモデル構築、数値シミュレーション、観測データ解析にまでわたっています。
スタッフ
高原文郎（教授）、藤田 裕（准教授）、田越秀行（助教）、釣部 通（助教）
連絡先
X線天文学グループ
研究テーマ
- 光学的に薄い高温プラズマの観測的研究
- 活動銀河核のX線領域での観測的研究
- 宇宙X線観測用の人工衛星搭載用CCDカメラの開発
- X線分光、X線偏光測定技術の研究開発
宇宙には、いたるところに、光学的に薄く大変温度の高いプラズマが広がっています。例えば、銀河団では電磁波で見える大部分の質量が高温ガスです。つまり高温ガスの分布は宇宙の構造であり、その起源は宇宙進化そのものです。銀河系内では、超新星爆発で作られた高温ガスが、周辺のガスと衝突して、超高エネルギー宇宙線を作っています。ブラックホールなどの周辺では、数千万度あるいは数億度のプラズマが形成され、ジェットとして粒子を加速しています。我々は、これら宇宙の高温・高エネルギー現象を観測的に研究するため、「すざく」をはじめとする日米欧の人工衛星を使いX線による宇宙観測を行っています。また、国際宇宙ステーションなどに搭載して、より精度の高い観測を行うためのCCDカメラの開発製作を行っています。さらに、将来のX線分光法やX線偏光測定法の研究も進めています。
スタッフ
常深 博（教授）、林田 清(准教授）、中嶋 大(助教）
惑星科学グループ
研究テーマ
- 隕石物質からみた太陽系初期形成史：元素の同位体研究による隕石の起源と進化、隕石有機物や太陽系外物質の研究。
- 地球および惑星の初期進化：地球の層構造の形成に伴う物質の分配、同位体構造とその進化の研究、マントル物質や古大気の同位体比からみた大気・海洋の進化。
- 自発磁化をもたない固体全体に見られる磁場整列特性の研究：星間ダストなど、自然界における磁場整列現象の解明。
- 惑星環境・環境物理計測：ESR・レーザ光散乱計測、電磁気計測・地震前兆現象研究・生物電磁場科学、高速衝撃破壊とDNA分子の耐性などの研究。
- 食物生態環境：同位体比を用いた食物の産地特定、生物体における同位体効果の研究。
太陽系における、地球などの惑星、月や隕石物質中に含まれる元素の同位体比の精密測定や磁性/ESR測定等を通して、太陽系の初期形成史とその進化ならびに惑星環境についての研究を行っています。特に、隕石や惑星の原始太陽系内での形成過程、惑星におけるコア・マントル・地殻など層構造の分化機構、惑星の内部構造、地球の海洋を含む惑星大気の起源と進化、隕石中の太陽系外物質、星間ダストの整列現象などの問題、惑星および地球環境、食物生態 環境などについての研究を行っています。
スタッフ
松田准一*（教授）、植田千秋（准教授）、山中千博（准教授）、橋爪 光（助教）、薮田ひかる（助教）
*平成23年度で退職予定
惑星物質学グループ
研究テーマ
- 太陽系の起源物質探究と始原物質の分化（宇宙塵、始原隕石、コンドリュール）
- 固体惑星・衛星の形成過程と火成活動（分化隕石、火成岩、月惑星探査）
- 地球深部物質の相転移と物性（深部物質および模擬物質の放射光超高圧実験）
- 地球表層物質・地形の形成プロセス（堆積物、ガスハイドレートなど）
- 放射光マイクロCTと3次元画像解析法の開発、画像分光望遠鏡の開発など
- 宇宙機探査計画（はやぶさ、かぐや、STARDUSTなど）における物質科学的研究
自然現象は秩序（構造）から無秩序（無構造）へと向かうことが多い一方、人為的操作のないところに秩序構造が自発的に形成されることがあります（例えば、原始太陽系星雲からの惑星系形成、地球の層構造（地殻・マントル・核）形成、ケイ酸塩融体（マグマ）からの火成岩形成など）。このように最初は均一だったものが異質なものに分かれることを分化と呼び、その過程で多様な形や組織・パターンをもつ非平衡構造（散逸構造）が形成されます。我々のグループでは、様々な実験的手法を用いて、地球惑星物質（宇宙塵、隕石、岩石、地球表層・深部物質など）のもつ非平衡構造からその形成に関する情報（履歴など）を読み取るとともに、その構造が発露する機能（物性など）を理解し、地球惑星での諸現象を解明しようとしています。
スタッフ
（教授）、大高 理（准教授）、佐伯和人（准教授）、谷 篤史（助教）
赤外線天文学グループ
研究テーマ
- 太陽系外惑星系、原始惑星系円盤や残骸円盤形成過程の赤外線観測。
- 銀河形成、爆発的星生成現象における星間塵の研究。
- 宇宙用遠赤外線干渉計の開発。
本グループでは、赤外線観測によって太陽系外惑星系形成過程や大規模星形成・銀河形成過程の研究を行っています。これらの宇宙現象においては「星間塵」と呼ばれる固体微粒子が、赤外線へのエネルギー変換、宇宙化学反応の触媒など、極めて重要な役割を果たしています。星間塵は赤外線を強く放射するため、これを精密に観測することでさまざまな情報を引き出し、重要な宇宙現象の解明につなげています。赤外線の中でも波長の長い遠赤外線は地球大気が不透明になるために地上から観測ができません。そこで人工衛星や科学観測用大気球に望遠鏡を搭載して、宇宙からの精密観測を行っています。特に世界初の干渉計を開発し、これによって遠赤外線での空間分解能（解像度）を一挙に10倍以上高めるプロジェクトを進めています。また波長の短い赤外線（近赤外線）はハワイ島にある「すばる」望遠鏡で観測ができるため、原始惑星系円盤や若い巨大ガス惑星の検出を目指して観測を行っています。ニュージーランドにあるMOA-II望遠鏡を用いて、重力マイクロレンズ現象を利用した太陽系外惑星探査を行っています。
これまでに木星や海王星程度の重い惑星を発見しており、今後地球のような軽い惑星の発見を目指しています。
スタッフ
芝井 広（教授）、住 貴宏（准教授）、深川美里（助教）
連絡先
理論物質学グループ
研究テーマ
- 地震の統計モデルの計算機シミュレーション。特に、摩擦の物理法則に基づいた、固着‐滑り動的不安定性としての地震現象の物理の研究。
- ランダム系、ガラス系の秩序化現象とスローダイナミックス。特に、スピングラスの相転移と非平衡ダイナミックスの研究。
- フラストレーションの統計物理。特に相互作用に強い競合があるパイロクロアや3角格子系等のフラストレート磁性体の秩序化の研究。
- 超伝導体、特に揺らぎ効果の大きい高温超伝導体でのボルテックス秩序と相図の研究。
- 分子動力学シミュレーションによる非平衡現象の研究。
自然界には多様な物質があり、それらが互いに影響を及ぼし合ったり協調したりして、より複雑なシステムを構成しています。ミクロなスケール では原子・分子から、マクロなスケールでは宇宙・地球に至るまでを、多自由度の相互作用系として理論的に解明するアプローチにチャレンジしています。目下の2大テーマは、物質の示す多様な相転移現象の解明と、固着‐滑り不安定性としての地震現象の解明です。これらを多体相互作用系の協力現象と捉える統計力 学的観点から、主として計算機シミュレーションを用いた研究を行っています。
スタッフ
川村 光（教授）、湯川 諭（准教授）、吉野 元（助教）
惑星内部物質学グループ
研究テーマ
- 地球惑星内部の相転移と鉱物の物性変化
- 地球惑星の起源と進化
- 極限環境下における電気・磁気測定
- 超高圧・高温発生技術と測定技術の開発。
本グループでは、主に地球物理学・固体物理学を基盤として惑星内部の高温・高圧下にある物質の挙動に関する実験的研究を行っています。これ らの極端条件を再現する手段として、レーザ?加熱ダイヤモンドアンビルを初めとする様々な高温高圧発生装置の開発を行っている他に、大阪大学レーザーエネ ルギー学研究センターの大規模レーザー設備を用いた衝撃圧縮実験法を用い、これらの条件下での各種測定法の開発を行っています。研究内容は、地球や惑星の直接到達できない深部に相当する高温高圧力下での物質の合成、それらの物質の構造や物性の測定、放射光X線回折や分光学的手法によるその場観察実験などです。これらの実験で得られた結果を惑星規模の現象に応用し、地球惑星の構造と進化に関して物質科学的な解明を目指した研究を行っています。
スタッフ
近藤 忠（教授）、谷口年史（准教授）、久冨 修（准教授）、廣野哲朗（准教授）、寺崎英紀（准教授）、境家達弘（助教）
地球物理化学グループ
研究テーマ
- 岩石・水・有機物相互作用
- 地球資源環境科学
- 地震と断層の物質科学
- 生物物理学
地球や惑星の主として表層で起きている動的な過程（火山・地震活動、地殻変動、物質移動・反応・循環、資源の集積、環境汚染、生命の起源と進化等）は、水、無機物質（岩石・鉱物）、有機物質、生物等が複雑な相互作用を行っている結果です。そこで、水、溶存物質、無機・有機物等の性質及び岩石・水相互作用、有機無機相互作用、生命現象等を定量的に物理化学的に記述し、動的過程の機構と時間スケール等を解明し、地球惑星表層変動、生命現象の予測を行い、実在世界の総合自然科学を構築していきます。
スタッフ
中嶋 悟（教授）、久冨 修（准教授）、廣野哲朗（准教授）、桂 誠（助教）、横山 正（助教）
実験宇宙惑星物理学グループ（レーザーエネルギー学研究センター）
研究テーマ
- 宇宙衝撃波の物理
- 宇宙線粒子の加速機構
- 非平衡プラズマの原子物理
- 隕石衝突の物理
宇宙物理学とは地上で検証された物理を駆使して宇宙で観測される不思議な現象を解明する学術である」と著名な物理学者が述べています。大出力高強度レーザー技術の進歩で、宇宙の爆発現象など極限物理、隕石衝突、惑星内部の超高気圧状態を再現することができるようになりました。そこで、超新星爆発などに代表される爆発現象やその衝撃波による宇宙線の加速、ブラックホールによる降着円盤のX線加熱などを実験室で模擬し、宇宙惑星物理を解明していきます。新しい学問分野としてレーザー宇宙惑星物理を世界的に展開します。理論のスタッフ（高部、加藤、WANG）と実験のスタッフ（坂和、門野、蔵満）が、世界の研究者と共同研究・実験し、我が国の50人に及ぶ宇宙・惑星物理研究者と協力しながら本分野の拠点形成を行っていきます。
写真：左は激光XIIレーザー装置、右はレーザー照射時の真空容器内の爆発
スタッフ
高部英明（教授）、坂和洋一（准教授）、門野敏彦（准教授）
連絡先
TEL:06-6879-8731 (8742)
e-mail:takabe@ile.osaka-u.ac.jp
ホームページ:http://www.ile.osaka-u.ac.jp/research/csp/index.html