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 理学部　物理学科　宇宙・素粒子教室
 Cosmology and Particle Physics Group

教授：
　　上村　潔
　　北山　哲
■ 概要
研究目的
宇宙は微視的スケールから巨視的スケールにわたる多くの物理過程が複雑に絡まり合った物理系である。当研究室では，微視的な素粒子に働く力を統一する理論を構築すること，および巨視的な宇宙の進化と銀河・銀河団などの形成過程を統一して理解すること，を主目標として研究を進めている。また，理論研究に限らず，国内外の望遠鏡や衛星を用いた観測，検出器の開発にも携わっている。
超弦理論の研究
重力相互作用まで含めた量子場の理論は、宇宙の始まりを解明すると共に時間、空間、そして素粒子の基本的な振る舞いを支配している。この統一理論と考えられているのが超弦理論である。われわれは超弦理論の構造を、おもに代数的な面から研究している。特に超弦理論の持つ超対称性とゲージ対称性、そしていくつかのdualityは、力学系を強く支配しており、理論の構成において本質的な役割を果たしている。
非相対論的弦理論の研究
弦理論の非相対論的極限は近似として意味を持つと同時に、群論的にも興味深い。我々はすでGreen―Schwarz超弦理論やブレンを、超対称性とカッパ対称性を保ったまま、非相対論的極限に移行する方法を見出している。　平坦背景場での非相対論的超弦理論は、可積分であることは、既に示したが、曲がった背景場での非相対論的超弦理論においても可積分であるかどうか、またそこでカッパ対称性がどのような役割を果たしているかを明らかにする。　非相対論的弦理論はＭ理論のもうひとつの側面としても考えられる。ここで、デュアリティー、AdS/CFT　対応の成立の可否を明らかにすることにより、弦理論およびＭ理論の理解を深める。
銀河団と宇宙論
銀河団は、現在の宇宙における最大スケールの自己重力系であり、その性質には宇宙全体の進化の影響が強く反映されていると考えられる。我々は、解析的手法や大規模数値シミュレーションを用いて、銀河団の形成と進化、ガス密度・温度の非一様性等を記述する理論モデルの構築とその宇宙論的応用に関する研究を進めている。
銀河・銀河団の多波長観測
Ｘ線や可視光、電波など多波長における観測データは、銀河･銀河団の形成や宇宙の進化についての豊かな情報源となる。そこで我々は、国内外の衛星や望遠鏡による観測データの解析および考察を行っている。現在は特に、日本が打ち上げを予定しているX線観測衛星ASTRO-H, 日米欧が協力してチリに建設中のアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）等によって、銀河団の形成過程がどこまで明らかにできるかに焦点をあて、検出器の特性を考慮した評価を進めている。
サブミリ波検出器の開発
サブミリ波長帯は、検出技術が未発達であるため天文学において未開拓な波長帯である。我々は、国立天文台において進められているサブミリ波検出器の開発に参加し、チリに建設されたASTE望遠鏡に搭載するボロメータの冷却系作成や、現地における試験観測に携わっている。また、さらなる検出精度向上（高感度化、多画素化）を目指して、超伝導素子を用いたサブミリ波カメラの開発も進めている。
■ Keywords
Cosmology, General Relativity, Field theory
■ 当該年度の研究費受入状況
1.  科学研究費補助金
 研究課題：多波長で探る宇宙プラズマとダークマターの共進化  (研究代表者：北山哲)
 研究補助金：650000円  (代表)
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
筆
頭		共
著		筆
頭		共
著		 筆
頭		共
著		筆
頭		共
著		 筆
頭		共
著		 演
者		共
演		演
者		共
演		 演
者		共
演
上村　潔   教授
理学博士
     3          
  2
  
  
  
  
北山　哲   教授
博士（理学）
    2 1          
  1
  2
(2) 		 
  1
(1) 		 
計  0／ 2／  0／ 0／  0／  0
(0)		／  2
(2)		／  1
(1)		／
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和
文		英
文		 和
文		英
文		 国
内		国
際
筆
頭		筆
頭 		筆
頭		筆
頭 		筆
頭		 演
者		演
者 		演
者
上村　潔   教授
理学博士
          
  
  
北山　哲   教授
博士（理学）
   2       
  2
(2) 		 1
(1)
計  0 2  0 0  0  0
(0)		  2
(2)		  1
(1)
(  )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会 (  )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
原著
1. M.Hatsuda, K.Kamimura, W.Siegel：  Ramond-Ramond gauge fields in superspace with manifest T-duality.  Jounal of High Energy Physics  02 (134) ：1 -28 , 2015
2. M.Hatsuda, K.Kamimura, W.Siegel：  Superspace with manifest T-duality from type II superstring.  Jounal of High Energy Physics  06 (039) ：1 -24 , 2014
3. Sekiguchi Y, Kiuchi K, Kyutoku K, Shibata M.：  Dynamical mass ejection from binary neutron star mergers: Radiation-hydrodynamics study in general relativity.  Physical Review D  91 (6) ：064059 , 2015
4. Carles Batlle, Joaquim Gomis, Kiyoshi Kamimura and Jorge Zanelli：  Dynamical sectors for a spinning particle in AdS_3.  Physical Review D  D90 (065017) ：1 -5 , 2014
総説及び解説
1. Kitayama, Tetsu：  Cosmological and astrophysical implications of the Sunyaev-Zel'dovich effect.  Progress of Theoretical and Experimental Physics  2014 (6) ：06B11124 , 2014
その他
1. Takahashi, Tadayuki; et al.：  The ASTRO-H X-ray astronomy satellite.  Proceedings of the SPIE  9144 ：914425 , 2014
2. Kitayama, T.; Bautz, M.; Markevitch, M.; Matsushita, K.; Allen, S.; Kawaharada, M.; McNamara, B.; Ota, N.; Akamatsu, H.; de Plaa, J.; Galeazzi, M.; Madejski, G.; Main, R.; Miller, E.; Nakazawa, K.; Russell, H.; Sato, K.; Sekiya, N.; Simionescu, A.; Tamura, T.; Uchida, Y.; Ursino, E.; Werner, N.; Zhuravleva, I.; ZuHone, J.; on behalf of the ASTRO-H Science Working Group：  ASTRO-H White Paper - Clusters of Galaxies and Related Science.  eprint arXiv  1412.1176 ：1 -92 , 2014
■ 学会発表
国内学会
1. ◎須藤大地, 北山哲, 佐々木伸、須藤靖： 球対称崩壊・楕円体崩壊モデルの再考.  日本天文学会2015年春季年会,  大阪大学,  2015/03
2. ◎初田真知子, 上村　潔, W.Siegel： Superspace with manifest T-duality.  日本物理学会,  早稲田大学,  2015/03
3. ◎初田真知子, 上村　潔, W.Siegel： Manifest T-dual Type II Supergravity.  日本物理学会,  佐賀大学,  2014/09
国際学会
1. ◎Tetsu Kitayama： Prospects of galaxy cluster studies by ASTRO-H and ALMA.  8th Korean Astrophysics Workshop on Astrophysics of High-Beta Plasma in the Universe,  Jeju Island, Korea,  2014/11
その他
1. ◎Tetsu Kitayama： Exploring the physics of the intracluster medium with the Sunyaev-Zel'dovich effect.  Astroparticle View of Galaxy Clusters,  Hiroshima, Japan,  2015/03
2. ◎Tetsu Kitayama： ASTRO-H Science on Galaxy Clusters.  Workshop on Synergy of HSC and Hiroshima CORE-U projects for Galaxy Clusters and Astronomical Transients,  Hiroshima, Japan,  2014/08
  ＊：Corresponding Author
  †：本学研究者