教員・研究員紹介

宇宙論、宇宙物理学、銀河天文学

井上研究室では、宇宙における未知の物理法則や物理メカニズムを解明するため、理論及び観測の両面から宇宙論的スケールの様々な現象を解明することに挑戦しています。特に、一般相対論的効果による光の経路の曲がり(重力レンズ効果)や光のエネルギーの変化(重力的赤方偏移効果)に着目し、理論と観測のシナジーによって宇宙モデルの整合性を検証しています。近年はアルマ望遠鏡やすばる望遠鏡による観測的研究に力を注いでおり、ダークマターモデルの検証、超巨大低密度領域における銀河進化、深層学習による天体探査、銀河形成に及ぼす活動銀河核(AGN)の影響など、様々な研究を行っています。

物性理論

絶対零度近くまで冷却された中性原子のボース気体は、ボース・アインシュタイン凝縮と呼ばれる相転移を起こし、超流動に代表される不思議な性質をもつ量子物質になります。この凝縮体が示すさまざまな現象を解明します。

素粒子実験

現在、物質はクォークなどの素粒子で構成されていることが分かっています。では、素粒子は何でできているのでしょうか？このような疑問を、巨大な粒子加速器を用いて解き明かそうとしています。

量子情報、物性物理学

量子情報、量子制御などの量子力学が大きな役割を果たす広い意味の制御に興味を持って、研究を行っています。特に、量子コンピュータは実現すれば、世界を変えることができます。そのような未来のコンピュータの実現に向けての基礎研究も行っています。

凝縮系理論、原子・分子・光学物理学理論、量子制御理論

固体中の電子集団や液体ヘリウムなどの凝縮物質では、構成粒子の量子性と相互作用の結果、直感に反する数々の物理現象が起こります。新奇な量子多体効果の開拓を目指して、さまざまな解析手法を開発します。

準結晶物理学、ソフトマター物理学、物性物理学

2007年世界ではじめて高分子準結晶を発見し、ソフトマターにも、繰り返し単位のない秩序構造である準結晶があることを明らかしました。準結晶の生成起源に関する理論研究は2014年ネイチャーに掲載、その後青銅比準結晶や無数の金属比準結晶タイリングを発見しました。ソフトマター準結晶だけでなく、ソフトマター特有の複雑構造であるジャイロイドの研究も進めています。

生命動態物理学、バイオイメージング、生物物理

私達の体の中ではたらく生体分子はどのようにして駆動しているのか、その仕組みを明らかにする研究をおこなっています。

燃焼工学

有害物質や炭酸ガス排出量の少ない燃料・燃焼技術を考えます。植物起源のバイオマスから製造できる各種の燃料について、小規模・高効率・低公害に燃焼させる技術を研究しています。

生物物理学、化学物理、構造化学

生体内で複雑な立体構造をとることで機能を発揮する一方、容易に変性して機能を失うタンパク質。その構造変化を、世界最高輝度のX線を使って観測し、立体構造形成のメカニズムに迫ります。

ナノデバイス、超伝導デバイス、微細加工プロセス、

素粒子物理（理論）

我々の知らないミクロな世界には何があるのか。宇宙初期には何が起こったのか。未だ未解明な素粒子を取り巻く物理を解明すべく、幅広い可能性を考え新物理の検証方法を理論的に探究していきます。

電磁界解析 加速器工学 機械学習

シミュレーションを活用した設計技術であるComputer Aided Engineering (CAE)は、近年急速に電気機器設計の現場で普及しています。CAEと人工知能 (AI)をかけあわせることで、電気機器設計の全自動化を目指しています。

液晶、光学、光セキュリティ、福祉工学

ディスプレイに広く使われている液晶材料を、偽造防止用の光セキュリティ素子や色覚異常者向けの補助装置に応用する研究などを進めています。

高エネルギー宇宙物理学（観測）

X線で観る宇宙は超高温で莫大なエネルギーを放出しています。そのなかでも天の川銀河で起きる高エネルギー現象を研究しています。また、X線天文衛星ひとみやXRISMに搭載されたCCD検出器の開発も行ってきました。さらに新型X線検出器の実証実験のため、国際宇宙ステーションに検出器を搭載し超高層大気を観測する計画SUIMを主導しています。

物性物理学（実験）

物性物理は、自ら試料を作り測定することで研究が可能な分野で、巨大科学とは違った面白さがあります。新奇な物理現象や新物質の発見、また長年の謎の解明をめざします。

理論物理学　場の量子論　素粒子論

万物の根源的要素である素粒子は「場の量子論」と呼ばれる理論によって記述されます．場の量子論においては粒子の存在が不確定になり，粒子が無から生成されたり逆に消滅したりする驚くべき状況が生じます．本研究室では，この理論のさまざまな解析手法を提案・研究し，実際の物理現象に応用することで自然の深い理解を得ることを目標としています．

メカノバイオロジー、細胞生物学、神経科学、発生生物学

生体内で観察される様々な生命現象は“超小型・高効率”な生体エネルギー変換機構によって駆動されており、その理解は革新的な生体デバイスを開発するための重要な知見となります。当研究室では神経発生・がん細胞増殖に着目し、細胞・組織が生体エネルギー変換を介してメカニカルな刺激を検知し、それに応答する仕組みを研究しています。

凝縮系物理学(理論)、リドベルグ原子系