私たちの身の回りにはたくさんの種類の高分子材料があります。これらは強度や加工性に優れていますが、環境負荷や資源の問題を抱えています。一方、生命体は、必要な材料を必要な場所で作り、壊れても修理し、やがて自然に戻る、高性能な仕組みを分子レベルの制御によって実現しています。生命から学ぶことで、わたしたちの未来に必要な材料が生まれつつあります。本講義では、生命科学と材料科学が出会うことで広がる可能性についてわかりやすく紹介します。

地球の内部は高温高圧の岩石でできていますが、そこには想像以上に多くの「水」が存在すると考えられています。本講義では、マントルと呼ばれる地球深部において、水がどのように鉱物に取り込まれ、循環しているのかを、最新の物質科学・鉱物物理学の研究成果をもとに紹介します。鉱物の性質や高圧実験、計算機シミュレーションを通して、地球内部に広がる“鉱物に閉じ込められた海”についてわかりやすく解説します。

素粒子標準模型は地上の素粒子実験を高い精度で説明します。しかし説明できない宇宙現象も存在し、究極の理論とは考えられていません。そのため、標準模型の予言を精密化し実験と比較することで、新物理の探索が進められています。中でもクォーク・グルーオンを記述する強い相互作用は非線形・強結合で解析が困難ですが、時空を格子化して数値的に解く格子ゲージ理論におけるクォークの対称性の実現の成功をもとに大きく発展しています。本講義では、その成果と今後の課題を解説します。