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研究概要

 人類によるミクロ世界の認識は、物質→分子→原子→電子と原子核、原子核→ハドロン→クォーク、と進んできました。電子は、6種類確認されているレプトンと呼ばれるグループに属しています。また、クォークも6種類確認されています。そして、これらの素粒子の間に働く相互作用が素粒子論の重要な研究テーマとなっています。現在確認されている相互作用は、重力、電磁気力、弱い力、そして強い力の4種類です。本研究室では素粒子が従う強い相互作用と電弱相互作用を記述する標準模型の拡張である大統一模型、超対称模型、余剰次元模型等の現象論的研究と、宇宙論及び物質・輻射の重力崩壊によって形成されるブラックホール・時空特異点(高温、高密度、高圧力、そして強重力場を伴う領域)などの極めて強い重力が支配する物理現象の研究を2本の柱としています。

 例えば素粒子関連では、標準模型における唯一の未発見粒子であるヒッグス粒子が2012年に発見されましたが、このヒッグス粒子が標準模型の粒子なのかそれを拡張した理論の粒子なのか謎のままです。その起源についての研究が素粒子物理最大のテーマの1つであり、本研究室でも精力的に行っています。また、様々な宇宙観測からその存在が確実視されている暗黒物質についての研究も素粒子論的立場から行っています。 

 重力関連では、2015年9月に米国の重力波観測チーム LIGO が人類初の重力波の直接検出に成功し、今後は電磁波や高エネルギー粒子だけでなく重力波でも強い重力場を伴う現象を観測できる可能性が開かれました。LIGOチームはブラックホール連星の衝突・合体によって生成されたと考えられる重力波を検出しましたが、ブラックホールに限らず初期宇宙や時空特異点自身は重力相互作用を理解する上で非常に大きな意味を持つため、それらの重力波による観測可能性は本研究室の重要なテーマの一つとなっています。