Department of Physics

理学部第一部 物理学科

素粒子から原子、地球、宇宙まで
様々な現象?法則の解明に挑む

宇宙から原子まで自然界で起こる現象について、数学という客観的な言葉で、簡単な法則として理解しようと試みるのが物理学です。重力波の直接観測、ヒッグス粒子の発見、超新星とニュートリノ天文学、物質中のディラック電子など、近年も新たな展開が見られるように、今後も多くの可能性を秘めた学問であるといえます。物理学科では、宇宙や地球(大気)、物性(物質)、原子核、および物理教育と、様々な物理学の領域を専門とする教員が揃い、理論、実験の両面から活発な研究を行っています。実力主義の伝統に立脚した教育に定評があり、物理教員の育成にも力を入れています。

概要図
  • 物理学科の特徴1

    基幹科目、数学、物理実験を
    バランスよく配置

    物理の基幹科目、数学、物理学実験の3つをバランスよく配置したカリキュラムで、講義だけでなく演習にも重点を置いています。また、それらの力を総合的に運用する卒業研究に力を入れており、学部4年生であっても最先端の研究を行います。

  • 物理学科の特徴2

    理科、数学(高校、中学)の
    教員免許を取得可能

    物理学科は開学以来多くの理科教員を輩出しており、現在においてもその志を受け継いだ教員養成を行っています。物理(高校)や理科(中学)、数学(高校、中学)の免許を取得できるカリキュラムが構成されています。

  • 物理学科の特徴3

    反転授業や長期の学生実験など
    特色ある授業を展開

    物理学科では、大学教員が教育能力を高めるための取り組み「FD(ファカルティ?デベロップメント)」に力を入れています。その結果、講義ではなくディスカッションを行う「反転授業」や3年間にわたる学生実験など、特色ある授業が展開されています。

基礎情報?資格 BASIC INFORMATION & CERTIFICATION

キャンパス 取得学位 在籍学生総数 目指せる資格
神楽坂キャンパス 学士(理学)

452名
(男?363名/??89名)

2020年5月1日現在

?中学校教諭1種免許状(理科?数学)
?高等学校教諭1種免許状(理科?数学)
?測量士/測量士補

カリキュラム CURRICULUM

■必修科目 ●選択必修科目 ◆選択科目

1年次 2年次 3年次 4年次
■物理学実験1/物理数学1A?1B/物理学/力学1
●微分積分学1?2/微分積分学演習1?2/線形代数1?2/化学1?2
◆物理学序論/情報科学概論1?2
■物理学実験2
●解析学1?2/力学2/解析力学/熱力学/電磁気学1?2/物理数学2A?2B/量子力学1B
■物理学実験3
●相対論/電磁気学3/量子力学2A?2B/量子力学3A/統計力学1?2
◆数値計算/計算物理/光学1?2/プラズマ物理/化学実験
■卒業研究

◆物理特別講義/一般相対論
地球?宇宙分野 ◆地球物理学/大気物理学/環境物理/天体物理学1 ◆天体物理学2
原子核?素粒子分野 ◆原子核物理学 ◆素粒子物理学
物理教育?生物分野 ◆基礎講義実験/応用講義実験 ◆生物物理学1?2
物質分野(理論?実験) ◆電子回路1?2/連続体力学/物性論1A?1B/物性論2A?2B?2C/物性論3A?3B?3C ◆原子分子物理学

2020年度 学修簿 卒業所要単位表

専門
科目
基礎科目 一般教養科目 自由
科目
合計
専門基礎 基幹基礎 関連専門
基礎
自然を学ぶ
科目群
人間と
社会を学ぶ
科目群
キャリア
形成を学ぶ
科目群
外国語を
学ぶ
科目群
領域を
超えて学ぶ
科目群
72 20 24 ※ 8 124

※「一般教養科目」の選択科目は4単位以上を3、4年次に履修することが望ましい。
(3、4年次での履修推奨科目は一般教養科目授業科目表を参照すること。)

卒業研究?
研究室紹介
GRADUATE RESEARCH AND LABORATORIES

地球?宇宙分野
地球系:地殻?マントル?コアから成る固圏、大気?海洋から成る流体圏、その総体としての地球システム、さらに人間との関わりである環境問題について、物理学の手法により研究する分野です。
宇宙系:宇宙を構成している銀河やダークマターなどが繰り広げるさまざまな活動の背後に潜む謎や、宇宙自身の生い立ちと行く末について物理学の立場から解明しようとする分野です。
原子核?素粒子分野
原子核を作っている陽子や中性子は、より基本的な素粒子であるクォークと、力を伝えるゲージ粒子から出来ています。クォークや電子、ニュートリノがしたがう「4つの力」の力学を理解し、この世界の物質の起源や、宇宙の成り立ちについて研究する分野です。
物理教育?生物分野
物理教育系:物理学実験を中心に、中学校や高校などの物理教育のあり方や方法論を明らかにしていきます。
生物系:物理学の手法を導入して生物?生命体の働き、構造を明らかにしていきます。
物質分野(理論?実験)
物質の性質を、それらを構成する原子分子の集団の性質として理解しようとする分野です。理論系では原子分子の振る舞いを理論やコンピュータシミュレーションを用いて解明します。実験系では、物質と光や電磁波、電子、中性子などとの相互作用の計測を通じて、背後にある物理を解明します。

学生の声 VOICE

美しい「モアレ」と超伝導を求めて
顕微鏡をのぞき続ける毎日です

坂田研究室 4年 河瀬 磨美
愛知県?市立向陽高等学校出身

印象的な授業 物理学序論

※内容は取材当時のものです。

学生の声

量子コンピュータに近づけるか──
まるで宝探しのようなわくわく感

二国研究室 4年 鈴木 雄太
埼玉県?私立西武台高等学校出身

印象的な授業 講義実験

※内容は取材当時のものです。

学生の声

進路 CAREER

進路グラフ

2021年3月31日現在

主な就職先

  • [情報通信業]
    SRA、SCSK、NECソリューションイノベータ、NECネッツアイ、キヤノンITソリューションズ、JFEシステムズ、システナ、セガホールディングス、ソフトバンク、TIS、日興システムソリューションズ、日本IBM、日立ソリューションズ、富士ソフト、富士通、みずほ情報総研、LINE、楽天

  • [機械器具]
    NEC、小森コーポレーション、ソニー、チノー、東京測器研究所、日立製作所、ヤマシンフィルタ

  • [公務員]
    環境省、国土交通省、財務省、東京都、神奈川県鎌倉市、神奈川県平塚市、製品評価技術基盤機構

2018年3月~2020年3月卒業生

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美しい「モアレ」と超伝導を求めて
顕微鏡をのぞき続ける毎日です

坂田研究室 4年 河瀬 磨美
愛知県?市立向陽高等学校出身

大学生活の中で、もっとも「分かった!」と思えた瞬間。それが3年次の超伝導の実験でした。現在、炭素原子がシート上になった物質?グラフェンが超電導状態になる現象を研究中。2層に重ねたグラフェンをずらすと美しい「モアレ」が現れ、「magic angle」と呼ばれるある特定の角度で超電導が発現します。いまは走査トンネル顕微鏡によって、この現象を原子?電子レベルで観察できる条件を整えることが目標です。

学生の声
印象的な授業は?

物理学序論

英文の物理の本を和訳した資料をパワーポイントで作成し、授業で発表しました。初回は棒読みになってしまうなど、とにかく緊張しました。周囲の人の発表を分析し、回数を重ねる中で、自分の言葉で伝えられるようになりました。

1年次の時間割(前期)って?
1 A英語1a
2 物理数学1A 線形代数1 A英語2a 物理学序論
3 心理学1 物理学実験1
(隔週)
微分積分学1 体育実技1
4 日本国憲法 物理数学1A 化学1
5 情報科学概論1 微分積分学演習1
6

週に2~3日ほど、数時間かけて実験の予習を行いました。準備が十分かどうか、TAがチェックしてくれます。また、課題は友人と話し合いながら、楽しんで取り組みました。

※内容は取材当時のものです。

量子コンピュータに近づけるか──
まるで宝探しのようなわくわく感

二国研究室 4年 鈴木 雄太
埼玉県?私立西武台高等学校出身

実現が期待される量子コンピュータにはどんな物理現象が最適なのか。誰も知らない答えを研究するのは宝探しのようです。量子コンピュータも従来のコンピュータと同様に、情報はすべて「0」と「1」で表現。私は論理素子「パラメトロン」を用いて「0」と「1」を表せるのではないかと考えています。技術研修を受けている産業技術総合研究所で助言をいただきながら、論文などを調べているところです。

学生の声
印象的な授業は?

講義実験

毎週、先生方が考案した実験が行われます。ブーメラン、太陽光発電、プランク定数などテーマはさまざま。「風力発電」の実験ではTAが全力でキャンパス内を疾走する姿を見せてくださり、「本気」を感じる楽しい授業でした。

2年次の時間割(前期)って?
1 物理学実験2
2 電磁気学1 文学1 力学2/
解析力学
B英語1a
3 物理数学
2A
力学2/
解析力学
理数学
2A
解析学1
4 B英語2a 電磁気学1 講義実験
5
6

大学生活にも慣れ、レベルが上がった専門科目の勉強にも適応できるように。その傍ら、本が好きなので「文学」を履修。空き時間はシェークスピアの作品などを読んで過ごしました。

※内容は取材当時のものです。

川村 研究室

[専攻]物理教育、サイエンス?コミュニケーション、自然エネルギー[指導教員]川村 康文 教授 [キーワード]物理教育,自然エネルギー
[テーマ例]?物理の実験教材の開発研究 ?サイエンス?コミュニケーション ?自然エネルギーの実験教材の開発研究

本研究室では、物理や自然エネルギーに関する実験教材の開発研究を行っています。楽しく面白い実験を一緒に開発しませんか。学校の先生を目指す人の教材開発力向上の方法論の研究も行っています。開発した実験を、広く紹介し実際に体験してもらうというサイエンス?コミュニケーションも行っています。また、開発した実験を、テレビ番組や新聞で紹介する実践研究や、科学雑誌に掲載する実践研究も行っています。

木村 研究室

[専攻]物理学 [指導教員]木村 智樹 准教授 [キーワード]惑星圏物理学,宇宙プラズマ物理学
[テーマ例]?太陽系の氷でできた天体内部にある海洋の進化 ?太陽系惑星のオーロラ観測による惑星の物質?エネルギー輸送の解明 ?系外惑星のオーロラ観測による生命居住可能性の探査

広い宇宙の中で、惑星と衛星が成す系は、生命を育む環境が発生する可能性が最も高いと考えられます。我々は、惑星?衛星系を生命環境として捉え、その構成要素である宇宙?大気?海洋?天体内部の物理過程を、実験、直接探査、遠隔観測、データ科学、理論を総動員して解明します。これにより「地球以外の天体に生命環境はあるのか?」「あるとしたらどのように発生し、維持されるのか?」という大きな問いに答えることを目指します。

徳永 研究室

[専攻]物性実験 [指導教員]徳永 英司 教授 [キーワード]ナノスケール分光,光水素発生
[テーマ例]?超解像顕微鏡?光熱分光 ?半導体?分子結晶?分子会合体の励起子 ?光合成、光水素発生

光と物質の相互作用を分光学的に研究しています。例えば植物が緑なのは、白色光が植物中の電子と相互作用して青と赤の光が吸収されるからです。光は情報?エネルギー?運動量?計測手段として欠かせないものですが、その利用価値を生むのは光が物質と相互作用するからで、その基本的理解が不可欠です。本研究室では光合成物質を含む人工?天然の分子やナノ結晶の光学的性質を、色を観測する=吸収スペクトルを測定するだけでなく、新しい分光法(非線形分光やナノスケール分光)を開発して解明しています。

坂田 研究室

[専攻]量子物性物理学(実験) [指導教員]坂田 英明 教授 [キーワード]低温物理,表面物理
[テーマ例]?超伝導体のトンネル分光測定 ?超伝導体の磁束量子の観察 ?極低温走査プローブ顕微鏡の開発

本研究室では極低温で動作する走査トンネル顕微鏡という、実空間で原子一つ一つを見たり動かしたりすることができる装置を用いて、超伝導の研究を行っています。特に銅酸化物温超伝導体や鉄系超伝導体などの新奇な超伝導を示す物質群における電子の振る舞いの理解を目指しています。

二国 研究室

[専攻]理論物理学 [指導教員]二国 徹郎 教授 [キーワード]極低温量子気体の理論
[テーマ例]?ボース凝縮気体の超流動ダイナミクス ?2 冷却フェルミ原子気体の超流動現象 ?光格子中の冷却原子気体の量子相転移

レーザー冷却などの技術を用いて、ルビジウムやナトリウムなどの中性原子の集団(中性原子気体)を1μK(絶対零度よりも百万分の1度だけ高い温度)以下まで冷やすことが可能になりました。このような極低温の世界では原子は普通の粒子としてではなく、量子力学的な波として振る舞います。数百万個の原子の集団が波として振る舞うと、ボース?アインシュタイン凝縮や超流動と呼ばれる現象が起こります。本研究室ではこのような冷却原子気体が示す巨視的な量子現象を理論的に研究しています。

サッドグローブ 研究室

[専攻]物性実験 [指導教員]マーク?サッドグローブ 准教授 [キーワード]ナノ領域の輸送実験
[テーマ例]?ナノ構造を用いる光の輸送 ?導波路上粒子の輸送

ナノスケール中の粒子輸送現象は基礎物理学ならびに日常生活に大きな影響を与えます。本研究室では、光と物質の相互作用の本質を理解し、ナノスケール中の粒子輸送現象を主に研究しています。光導波路を用いて光子、バイオ系ナノ粒子、原子の輸送を行います。基礎物理現象の理解、及び次世代技術開発も積極的に行います。

松下 研究室

[専攻]宇宙物理学 [指導教員]松下 恭子 教授 [キーワード]X線天文学
[テーマ例]?銀河、銀河団の暗黒物質の分布と宇宙の構造形成史 ?銀河、銀河団の重元素量と宇宙の星形成史 ?バリオンの熱史を探る

宇宙の物質の大部分は、X線を用いてのみ観測することができます。X線観測により、われわれは、宇宙物理学の最も重要な問題である天体の形成史にまったく新しい手掛かりを得ることができます。本研究室では、物理学や統計学、天文学的知識を用いてデータからどのように結論を導くかを学び、実践します。

佐中 研究室

[専攻]量子光学、量子情報科学(実験) [指導教員]佐中 薫 准教授 [キーワード]光デバイス,光回路,光子統計
[テーマ例]?単一光子?量子もつれ光源 ?光回路による光モード状態制御 ?光子統計?量子干渉の実験

近年、絶対に盗聴のできない「量子暗号」や、計算機能力の飛躍的な向上を可能とする「量子コンピュータ」に結び付く量子情報科学の研究が活発になっています。本研究室では、光の粒子である光子を使って、この量子情報科学の研究に取り組みます。線形光学?非線形光学の手法を駆使して、量子的な統計性を示す光子発生源の開発や、光のモードを操作する光回路の開発、また非線形結晶や光デバイスを利用した光子の量子状態制御を目指しています。

鈴木 研究室

[専攻]理論物理学 [指導教員]鈴木 克彦 准教授 [キーワード]ハドロンを中心とする素粒子?原子核物理
[テーマ例]?ハドロンのクォーク?グルーオン構造 ?高温高密度下のクォーク物質の性質 ?ゲージ?重力理論対応によるグルーオン力学

物質の究極の構造や宇宙を支配する物理法則を明らかにするのが本研究室の目的です。ミクロの世界を記述する理論体系を標準模型といい、物質は基本粒子であるクォーク?レプトンと相互作用を伝えるゲージ粒子により構成されています。この理論を用いて極微の現象を予言したり、非常に温度や密度が高い状態、すなわち初期宇宙や天体現象などの理解を試みます。そうした研究の中から、実験事実の背後にある新しい物理を明らかにしています。

満田 研究室

[専攻]物性物理学(実験) [指導教員]満田 節生 教授 [キーワード]磁性物理学,中性子散乱
[テーマ例]?多重強秩序系における交差相関物性 ?1次元量子スピン系における量子相転移現象 ?磁気フラストレーション系の磁気相転移、ドメイン成長過程

物質内のスピン(小さな磁石)が競合して、スピンの安定配置が定まらない(スピン)フラストレーションが生じる場合には、スピンの時空相関が複雑になり多彩な磁気相転移や興味深い基底状態が生じます。このような系は、しばしばスピン以外の自由度を引き込みながら、磁場や応力といった外場に対する高い応答性を示すため、機能性物質の宝庫といえます。われわれは、スピンフラストレーションを基軸とした物質の磁気的、誘電的な性質をマクロな物性測定と相補的に、量子ビーム実験の代表格である中性子散乱により調べています。

蔡 研究室

[専攻]低温個体物理 [指導教員]]蔡 兆申 教授 [キーワード]超伝導量子回路
[テーマ例]?量子計算 ?量子光学 ?量子シミュレーション

本研究室では、微小なジョセフソン回路に現れる巨視的量子コヒーレンスの研究を行っています。この固体素子の超伝導巨視的量子状態を、量子コヒーレンスを保ったまま制御する事が可能です。量子コヒーレンスは量子力学の真髄であり、その研究は、新たな科学技術の可能性を秘めています。この回路はいわば人工原子であり、量子コンピュータの構成要素である量子ビットや、量子光学への応用が可能です。これらの応用も視野に入れ、研究を進めていきます。

山本 研究室

[専攻]理論物理学 [指導教員]山本 貴博 教授 [キーワード]量子輸送現象,エネルギー変換物質,ナノ物質科学
[テーマ例]?熱電効果の量子論とナノ物質への応用 ?ナノ空間に閉じ込められた水の新奇なミクロ構造と物性

山本研究室では、様々な物質の巨視的(マクロな)性質を理論物理学の手法や計算機シミュレーションや人工知能などを駆使して微視的(ミクロな)観点から解き明かし、各々の物質が示す多彩な物性現象の背後に隠れた普遍性や法則性を探索しています。また、これらの研究を通して得られた知見に基づき、私たちの生活をより豊かで快適なものにする新機能性材料や高性能デバイスの理論設計を行い、その実現を目指しています。