研究室ガイダンスの感想

今日2月14日、世間的には何の日かは知らないが、物理学科3年生にとっては研究室ガイダンスの1日目であった。別に研究室を自由に見てまわっていい、というのではなく(そんなものはいつでもOKだ)、朝の10時から夕方5時まで監禁されて各先生20分ずつの宣伝を聞かされるのである。これがあしたも続いて、明後日には希望＋くじ引きで今後の半年の所属研究室が決まるのだ。4年生は半年ごと2つの研究室で理論/実験もしくは実験/理論もしくは実験/実験をすることになるのである。理論/理論は許されない。先生方は皆さんプレゼンテーションの猛者なので、ひとりの話を聞いた直後はその研究室に行かずにはいられぬ心境にさせられてしまうのだが、これが一日15人続くとある意味拷問である。以下簡潔にそれぞれの宣伝の記憶をつづろうと思ったが、そんなものは各研究室のページおよび年次報告をみれば良いので止めにして、僕より学年が下の人には興味があるだろう、4年の特別実験/理論演習で何をするかを書くことにする。

分類: 紙と鉛筆理論、計算機をつかった計算による理論(これを計算機理論と呼ぶと意味不明だし、規模の大きなものが普通呼ばれているように計算機実験と言っても分野の違う人には通らない場合もある。誰も紙と鉛筆理論といっても紙と鉛筆に関する理論だとは思わないのだが)、ものを触る実験、実験データの計算機による解析

• 高瀬研。プラズマは宇宙に偏在しているというが、核融合。旧1号館地下のトカマクによるプラズマの応答測定。
• アストロEが落ちて可哀想だが4年後にもう一度打ち上げが決まった牧島研。それに載せるX線検出装置の開発。牧島さん自身は長年やっているX線はもう日常の一部となってしまっているので、それ以外に系外惑星探査にとてもとてもとても興味がある。
• いつもおっとり、21世紀は重力波天文学の時代に間違いない坪野研。検出器の工学系の開発もしくは去年現時点で世界最高の検出器TAMA300で取った山のようなデータの解析。
• 富士山頂で星間中性炭素原子の出すサブミリ波を捉えている山本研。アタカマ砂漠に望遠鏡60つ並べる計画があるらしいが、兎も角、ヘテロダイン検出器(周波数が高すぎて扱いにくいので基準波を加えてうなりをみる)の上側と下側の検出効率が同じかどうか確かめるのを今の冬学期にやっている続き。
• 宇宙論の佐藤/須藤研。前期はJ. Peacock の"Cosmological Physics", 後期は Shapiro-Teukolsky のブラックホール云々。佐藤先生は理学部長になってしまってお忙しくあらせられるので見えない。宇宙論は絵空事のように聞こえるが、最近観測データが増えてきたんですよ。
• カオスとか佐野研。あまり講義ではやらないので、セミナー＋実験。ZB反応のような奴を光で制御するとか。
• 1マイクロ秒、それは我々の感覚では全く長い。が口癖の小林先生。共振器 QED や squeezed vacuum は QED=電磁気学 の真空はつまらないとは言え色々面白いことがあるのを示していて場の理論をやる場合のいい材料を提供するので僕も興味があるが、実験はご自慢 フェムト秒レーザーその他。御自分の研究室をとても誇りに思ってらして、それが言葉の節々に出ていて悪い人ではないのだが云々。
• 学生と区別がつかない酒井(広)研。レーザーによる分子制御。そのための数値計算もしくは研究室の設備増強。学部学生でも学会発表にばんばん出るらしい。
• ハドロン(i.e. クォークから陽子中性子まで)の初田さんと核子から原子核までの大塚さん。合同でゼミ。去年の前半はPeskin-Schroeder, 後半は原子核/物性に共通の多体問題の話題の本をやったらしい。初田さんは基本的に場の理論で、原子核はN体問題だから全然手法が違うだろうと詰問したがどうせ3年の量子力学につなげられる内容だから関係無いでしょ、大体相対論的束縛状態の理論は重要だがまだ誰も出来ていないので…とのこと。おっしゃる通りです。誰かすかっと解決しましょう。
• 塚田学科長。炭素の様々な骨格等の上での波動方程式を計算機使ってバリバリ。論文を読んで、そこからなにか考える。
• 青木研。多体電子のいろいろな問題(強磁性、高温超伝導…)を計算機使ってバリバリ。論文を読んで、そこからなにか考える。1年上の某女史がここに進学して「私は物性は好きですが計算機は絶対にやりません」と宣言したらし。ぼかぁ計算機が身近過ぎて専門にしたくない。
• 小形研。多体電子のいろいろな問題(強磁性、高温超伝導…)を紙と鉛筆を使ってバリバリ。というか青木さんと小形さんのやってることの区別が僕はつかなかったので U君に聞いたら上記の区別を教えてくれた。去年の前期はFeynman-Hibbs の"Path Integrals", 後期はTinkham の超伝導。先生につまんないので同じ本はやらない。
• 可積分系の和達研。最近はBECに興味があるらしい。ともかく去年は Bethe からはじまるあのあたりの論文を読んだらしい。
• 桑島研。蛋白質の折りたたみ。変異蛋白質を遺伝子的に作ってそれの熱力学的測定その他。
• 能勢研。神経系のつながり形成の分子生物学。ショウジョウバエのウジの解剖。

続きです。福山さんに依れば実験の人には、対象に興味があって手法は問わない人と、手法に興味があって対象は問わない人の2パターンあるそうな。

• 和達研補足。2次元ユニバーサリティクラスのそれぞれに対応して可積分系があることが判ったので2次元の統計力学は終わった。と豪語したので派手に驚いたら「そんなにサクラのように反応されるとやらせだと思われるので驚かないでくれ」といわれた。
• 青木研補足。cond-mat/0006393はこの4年理論演習から始まった結果らしい。
• 大塚/初田研補足。後期に使った本は有限多体系の Cambridge Monographs on Math. Phys. の一冊 Oscillations in Finite Quantum Systems という青い本。筋が一本通って無くて良くなかった、とのこと。
• そろって仲良く教室入って来た素粒子研(藤川、江口、柳田、松尾)。プレゼンが下手。役割分担をきちんとして、もっと楽しそうに話して欲しかった。皆標準理論は当然と思っているのでそれを宣伝することを忘れてしまっていて、それも良くない。例年 Peskin-Schroeder や Weinberg をやっている、去年はJ. Zinn-Justin を使ったが統計風味が強く素研としてはいまいちだった、もう標準どころは飽きたので今年は Feynman-Hibbs をやるかもしれないが諸君には簡単かも知れぬ、前期素研にすると講義の場の量子論とかぶってつまらないかも知れぬ。東大素粒子グループの特徴は各分野(場の理論そのもの、現象論、ひも)がそろっていること。
• 樽茶研。半導体表面に数10原子スケールで井戸、超格子を加工して量子力学初年級の演習問題にあるような系を実現して遊ぶ。4年実験では井戸を2つならべてそのトンネルを調べる。遠ければ coherence が破れて2つの量子系を解いてそれを古典的に結合するという描像だが、近ければcoherence を考えて1つの量子系として解析せねばならぬ。の背後にある decoherence の理論的理解を僕は知りたい。
• 長谷川研。半導体表面にいろいろな原子を一層くっつけて、走査型トンネル顕微鏡などで見る。表面原子層の電子輸送の草分け。4年実験はそれの簡易版をやってみる。
• 相原研。4年実験はNOAAの極軌道気象衛星が垂れ流している地表の写真のデータをアンテナを設計して立ててFMで音声に変えて sound board でPCにいれて decode して地表の写真を作ってみる。と言っても先生のご専門は素粒子実験で、これは趣味。KEKでCP非保存の実験中。論文(hep-ex/0102018)を書いて referee と戦っている最中らしく非常に発言が投槍でお疲れのようであった。「100人共同研究者がいても書くのは一人」「載せるの決まってるのにぐちゃぐちゃ文句言って来るんだよ全く」「ひとつの実験は5年準備で5年解析でいま5年たったので次に何をするか悩んでいる」
• 加速器を使った素粒子実験から加速器を使わないのに「転向」した蓑輪研。 アクシオン/ニュートラリーノ探索。他のどこでもやっていないと言ったらある先生にそんな詰まらんことをして、といわれたがそうではなく、CERNで最近後追い実験を計画中で、声がかかったがやだ。といってやったそうな。4年実験は何でも面白いこと。過去の例は2重β崩壊測定、パリティ非保存測定から土産がチェルノブイリ製をつきとめたという身の回りの放射能の超精密測定、果てはPC制御で距離を測って仰角、初速を計算して的にあてる装置まで。
• 原子核実験の酒井(英)研。素粒子実験は系が2個からなるから簡単だ。物性は系が無限個からなるから簡単だ。だが原子核は有限多体系なのでむずかしい。無限個だとしても物性は構成要素が電子だけなのに対してこちらは陽子と中性子の2種だ。かつ電磁力とちがって核力は相変わらずよくわからん。３体力の実験結果が理論とぴたっと合うグラフを見せ「こんなに合うのはきらいです。」最近 fermion 2体の¹S₀を非常に純粋に作れるようになったので EPR 実験をやってみたい。まだひとつしか論文が無くかつ結果がもやもやだそうだ(PRD14,2543(1976))。4年実験はその準備。「2光子のEPRは沢山実験がありますが」と聞くと「光子はボゾンだが核子はフェルミオン。また光子は個数が保存しないのでそんなのでやると干渉するのはあたりまえであの方法はきらいです。」
• exotic atom (へんてこ少数粒子束縛系)の精密分光の早野研。最近は反水素とか。4g月から sabbatical year に入るので4年実験ありません。
• 早野さんの弟子の櫻井研。中性子過剰核の陽子の変形を測りたいんだけどその4重極から来る寿命は 1ps で直接測定には短し崩壊幅で見るには長しで困った。方法はある。その検出器の一部の作成はすぐ終わるだろうからそれで遊ぶ。
• 定年が延びた第1号の長澤研。可視域の分光がご専門。粗大ゴミで申し訳無い。半導体中の exciton のBEC。最近は 0.4nm 径 長さ 0.500 m のナノチューブがゼオライト使って作れるようになったのでこーれは分光できます。ほほほ。実験はそのあたり。
• 1限の原子/分子の量子論の講義が評判の藤森研。SORあてて出てくる光電子で強相関電子系を見る。4年実験は半導体にいろいろドープして電子状態を変えて光電子分光。
• ここ5年来、次の10年に素粒子物理に革命が起こると言い続けている駒宮研。最高エネルギー加速器による実験が専門。素粒子実験には我々正規軍と、蓑輪さんらゲリラ部隊と、さらに神岡に地下組織が広がっている。相原さんとかCKM行列/MNS行列の精密測定を必死にやっているが Japanese Linear Collider が出来て Higgs の decay を直接測定すれば直接わかる。大実験で歯車として使われるというがそれはウソで、年寄は政治をやっているのであって実際の実験をやっているのは30代前半の助手だ。4年実験はμ/π識別装置開発か、電子陽電子対消滅がτ⁺τ^-からμγに壊れるモンテカルロ、もしくはLEPのデータの解析。これは半年では終わらないだろうな。
• 低温でヘリウムで遊んでいる福山研。実験の先生の中ではもっとも理論を判っているようにもっとも見える。グラファイト表面に³Heを吸着させて固体にして比熱をはかると10mK - 100mK にこーんな bump があるでしょ、これは私は信じてるんですけど、絶対零度では He に vacancy があるとスピンが皆そろうんだけれども、有限温度では有限の大きさに揃うわけで、そいつが動いているのが見えているんじゃないか。4年実験ではそれを測る(為に温度計を改良する) 。ただ予測が違うと半年後にはなにもわからない状態かもしれないけれど。この vacancy は boson だから将来的にはこいつもBECするんじゃないか、そうすると固体すなわち格子構造を保ったまま超流動で、こうなると凄いだろう。
• 半導体表面の2次元電子系の実験の岡本研。磁場をかけてAB効果からどうなるか見たいのだが、なにぶん去年できたばかりの研究室なので、まずは低温でくるくる回す装置と半導体に電極をくっつける熱拡散装置をつくりたい。

結局宇宙論になった。それに至るてんまつは次の通り。 一体去年の4月に学科顔あわせでも言ったように僕がもっとも興味があるのは場の理論そのもので、現在の意味での数学にしようと思っているわけではないが、物理的というよりは数学的興味といったほうがいいだろう。現実に適用可能ならヨリ望ましいし、現実にあらわれる場の理論がどのようなものかにも興味がある。 但し素粒子研にしようにも上に書いたように江口さんが講義とかぶるかも知れぬということなので、後期に理論をやることにして、はじめは素粒子のデータ解析を学んでおけば将来実験結果を判断するのによいだろうと駒宮研にしようと思っていた。 しかしじゃんけんに負ければ仕方は無く、そのころにはもはや実験は余っていなかったので理論にせねばならぬ。青木研で Hofstadter butterfly をやるのも悪くないと思ったが、物理よりインド映画が好きな人と半年一緒に勉強できるとは思えず、12人枠なのでまだ数人のこっていた素粒子にしばらく名前を書いていたけれども、上に書いたような理由でドタンバで宇宙論にしたのだった。まあこの冬学期のゼミは坪野研で重力実験の現状を読んでいたので、僕はそういう星の巡り合わせかとも思っていたのだが、

J.P. Peacock の Cosmological Physics を借りてきたら驚け、前半は一般相対論/場の量子論で観測的宇宙論は後半まで出てこないじゃないか、これでは矢張講義と重なってしまうではないか。もっと天文学ぽいのを期待していたのだが。これならむしろ素直に素粒子研にして中山君にいろいろ教えを乞うていたほうが良かった。と多少家にかえって後悔しているのであった。以上Feb. 16,2001.

少し訂正/補足。

• Peacock の本をもう少し仔細に見てみた。一般相対論の講義と重なるかと書いたがはじめの30ページで一般相対論の基礎の章は終わりだったりするので、これはむしろ convention 紹介であってある程度知っているとみなされているようだ。場の理論のところも普通の基礎的な教科書にはあまり見当たらない真空のエネルギーとか Hawking 輻射の議論があったりなどと異様に面白い。
• 研究室の人気度合い(定員の埋まる速さ etc.)に関して。総じて実験のほうが先に埋まる。佐野研、樽茶研が人気だった。松尾先生は藤川/江口さんからひもの説明をしろとおおせつかって「量子力学は代数みたいなもので、それで時空のことを調べるわけですが、2次元場の理論が代数的に解けたので、それを使っていろいろ高次元空間の幾何学がわかるというわけです」とこれは完全に数学の視点。一方江口さんは「ひもはここまで調べてきましたがいつかパァになってしまう可能性がありまして怖い」と物理的発言。

Written by 立川裕二。同志を探しています。メールは こちらにお願いします。