巻号一覧
70 巻, 5 号
選択された号の論文の26件中1～26を表示しています
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原稿種別: 表紙
2015 年 70 巻 5 号 p. Cover1-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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森 初果原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 335-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 目次
2015 年 70 巻 5 号 p. 336-337
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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福嶋 健二原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 338-339
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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宮原 ひろ子原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 340-346
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー2008年12月,太陽活動が約200年ぶりとも言われた太陽活動の低下を見せた.通常11年の周期で増減する太陽活動のリズムが乱れ,太陽表面での磁場活動や太陽総放射量が観測史上最低のレベルに達した.2009年1月に開始した第24太陽活動周期は2013年に極大を迎えたが,太陽表面の磁場活動の指標となる太陽黒点の数は,2001年の極大期の半分程度に低下した.太陽活動は今後どうなるのだろうか.17世紀の半ばから70年間にわたって発生した太陽活動の異常低下(マウンダー極小期)は再来するのだろうか.人工衛星による太陽観測と,樹木や氷床コアなどを使った長期的な太陽活動変動の復元の両面から研究が進められている.また,もしマウンダー極小期が再来するとすれば地球環境にどのような影響が出るのかも,社会にとって重要な問題である.こちらについては,気象観測と古気候学的な手法による研究から検証が進められている.太陽活動が地球に影響する経路はいくつか考えられる.日射量変動の影響,太陽紫外線の成層圏への影響,太陽宇宙線の中間圏への影響,そして銀河宇宙線の影響である.銀河宇宙線が気候に影響するプロセスは未解明な点が多いが,大気成分のイオン化を通じて雲活動に作用していると考えられている.1997年に銀河宇宙線と低層雲の被覆率に相関が見られるという驚くべき発表がなされて以来,その相関の検証や,チャンバー実験による物理プロセスの研究が進められている.地球に飛来する銀河宇宙線のフラックスは,宇宙線をシールドする太陽圏磁場や地磁気の強度などによって決まる.太陽圏とは,太陽表面から吹き出すプラズマと磁場の風(太陽風)が到達する領域のことである.太陽風は,太陽から約80天文単位(AU)のところで星間物質との相互作用により亜音速に減速し,最終的には太陽から120AUあたりにまで達していると考えられている.また,太陽圏の周辺の宇宙環境が変わっても,地球に飛来する宇宙線量は変化する.銀河宇宙線量の変動は本当に気候変動に影響するのだろうか.それについて1つの手がかりを与えているのは上述のマウンダー極小期である.太陽黒点が70年間にわたって消失している間,太陽圏環境が変化し,宇宙線フラックスが特異なパターンで変動していたことが明らかになったのである.その頃,地球は小氷期と呼ばれる寒冷化を経験しているが,実はその間,地球の気候は特徴的なパターンで変動を続けた.最近の研究で,その変動パターンが宇宙線の変動によって説明可能であることが示された.太陽圏を満たす磁場の大規模構造の変動によって宇宙線の変動パターンが決まり,そしてそれが気候変動を駆動する一要因になっている可能性が高いことが示されたのである.そのほか,地球史上のイベントと宇宙環境の変動に,強い相関関係があることも明らかになりつつある.地磁気強度と気候にも相関関係が見つかっている.宇宙線が雲活動に影響するプロセスは研究途上であるが,宇宙線は地球の変動に重大な役割を果たしている可能性が高い.地球は,大気,海洋,生物圏などのサブシステムから成る多圏複合システムで,それ自身複雑な内部振動を持つが,その気候システムを,太陽圏システムというさらに大きなくくりでとらえ直す必要性があることを示唆している.さらに言えば,太陽圏周辺の磁場環境あるいは放射線環境を含めた銀河系システムというさらに大きな視点での議論が必要であることも意味している.地球,太陽,太陽圏,宇宙線の物理を有機的に結び付け,地球史上の様々な未解明の変動を宇宙という視点でとらえ直すことで,その原因を究明することを目指しているのが「宇宙気候学」である.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (8019K) -
太田 隆夫原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 347-355
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー自分の内部に運動の仕掛けをもっている物質・物体をアクティブマターという.この意味での「アクティブマター」は2006年頃から使われ始めた新しい言葉である.動物,生体細胞,微生物,分子モーターなどがその例である.非生物でわかりやすいのは樟脳舟であろう.プラスティックで作った1〜2cmの舟の船尾に樟脳をくっ付け,水に浮かべると,水面に樟脳が溶けた後方と溶けていない前方の表面張力の違いのために舟が前進する.油滴や金属微粒子,コロイド粒子でもその表面での化学反応により表面張力に不均一が生じる条件下では,溶液中で化学エネルギーが力学エネルギーに変換され自己推進運動が起こる.なお,「運動」は並進だけではなく変形,回転(スピン),分裂などもあるが本稿では主として柔らかな自己推進粒子の並進と変形に着目する.アクティブマターという概念の導入によって,それまで個別的に研究されていたいろいろな対象を統一的に捉えることが可能になり,非平衡系の新しいテーマとして世界的に研究が盛んになっている.柔らかなアクティブマターでは様々な変形モードの非線形カップリングのため,孤立した1個の粒子の運動も複雑なものとなる.「泳ぐ」バクテリアについては流体力学的研究が1950年頃から行われているが,培地上を「這う」運動についてはその並進と変形の相関や,細胞内部での力の発生などの研究が始まったばかりである.本稿では変形する自己推進粒子のダイナミクスを,個々の対象の詳細によらずに定式化し運動の法則を探る.このモデルの2次元数値計算では,粒子が固い場合は直進運動が安定であるが,柔らかさが増すにつれて円運動,ジグザグ運動,カオス運動のように動きが複雑化する.自己推進粒子の集団運動の研究は1995年にVicsekらが提案したモデルが一つの契機となっている.かれらは一定の速度で任意の方向に進む点粒子を考え,個々の粒子はその周りの有限の範囲にいる粒子の平均の速度方向に動く相互作用を導入し,時々刻々,速度の向きに小さなノイズを与えた.ノイズの大きさを小さくしていく,あるいは,密度を増加させると,ある閾値で粒子が乱雑に運動している状態から方向を揃えた状態への転移が2次元空間でも起こる.ノイズは熱揺動ではなく揺動散逸関係も存在しないため,簡単ではあるが非平衡系の集団ダイナミクスと状態間転移の有用なモデルとして興味がもたれてきた.このモデルの秩序状態は熱平衡相転移での秩序状態とは著しく異なる性質をもつ.その一つは,状態間転移点近傍の秩序状態では,すべての粒子が速度方向を揃えた一様状態は安定でなく,乱雑なバックグラウンドの中に細長い秩序バンドが形成されそれが伝播することである.Vicsekらの点粒子モデルではこのバンドは衝突したとき一方のみが生き残るが,大きさのある変形可能な粒子では伝播バンドは正面衝突においてあたかもソリトンのように個性を保つことがわかっている.もう一つの特徴は,転移点から離れたところでは速度方向が一様に揃った状態は安定ではあるが,巨大な密度揺らぎが存在することである.TonerとTuはVicsekらのモデルを粗視化した流体力学的方程式の繰り込み群解析を行い,この異常揺らぎを予言していた.これらの進展をふまえて,非線形・非平衡系物理学としてのアクティブマター研究の今後の課題に言及する.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (9565K) -
山影 相, 矢田 圭司, 佐藤 昌利, 田仲 由喜夫原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 356-361
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー超伝導はその発見以降,様々な物質が見出され,また,異方的超伝導状態への発展など拡がりを見せた.近年,トポロジカル絶縁体の発見を受けて,トポロジカル量子相の概念が超伝導体にも適用されるようになり,超伝導においてもトポロジカルな状態(トポロジカル超伝導体)があることが分かってきた.トポロジカル超伝導体は波動関数から定義されるトポロジカル不変量をもち,その結果として系の表面にギャップレスのアンドレーエフ束縛状態が現れる.興味深いことに,この表面に現れる励起はマヨラナ粒子として振る舞い,しかもフェルミ統計でもボーズ統計でもなく,非可換統計に従う.すなわち,トポロジカル超伝導体の表面における2つのマヨラナ粒子は,その位置を交換するだけで始状態と直交する状態へ変化する.この性質から,トポロジカル超伝導体は量子演算の舞台としても興味を集めている系である.しかしながら,トポロジカル超伝導を実現する物質は少なく,更なる物質探索がこの分野の発展に不可欠である.2009年以降,トポロジカル絶縁体Bi_2Se_3にCuをドープした系においてトポロジカル超伝導状態が実現しているという議論がされてきている.特に重要な実験事実は,2011年に大阪大学の安藤グループによって報告されたポイントコンタクト測定におけるゼロ電圧コンダクタンスピークである.これはCu_xBi_2Se_3が従来型の超伝導体ではないことを示唆する.直感的には,コンダクタンスがゼロ電圧でピークを示すということは,表面にギャップレス状態が存在すること,すなわちトポロジカル超伝導体であることを意味するように思えるが,この予想の当否は必ずしも自明ではない.実際,先行研究においては,金属とフルギャップのトポロジカル超伝導体の接合におけるトンネルコンダクタンスは,ゼロ電圧ではピークではなくディップしか示さないことが知られていた.実は,トンネルコンダクタンスの振る舞いを正しく理解するには,常伝導状態,すなわちトポロジカル絶縁体の電子状態の性質を取り入れる必要がある.記事では,Bi_2Se_3の電子状態を記述する模型に立脚して,その超伝導状態における表面マヨラナ粒子の振る舞いとコンダクタンスへの影響を調べた最近の研究成果を紹介する.常伝導状態はトポロジカル絶縁体であるから,既にギャップレスの表面状態をもっている.このために,超伝導状態における表面状態はフェルミエネルギーなどのパラメーター変化に伴ってエネルギー分散の形状が変化する,すなわちリフシッツ転移が生じることが分かる.さらに,その臨界的な振る舞いとして,金属との接合におけるトンネルコンダクタンスはゼロ電圧でピークをもつことを示した.これらの結果は,Cu_xBi_2Se_3ではトポロジカル超伝導状態が確かに実現していることを強く示唆する.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (10164K) -
加藤 雄介, 渡部 昌平原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 362-367
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー超流動は量子凝縮状態がもたらす魅力的かつ不思議な巨視的現象である.障害物(散乱体)があったとしても,超流動状態では粘性も摩擦もなくさらさらと流体が流れ,エネルギー散逸が生じない.理論的観点からながめても,流れのある状態を平衡統計力学で扱えるので興味深い現象である.1938年のAllen,Misener,Kapitzaによるヘリウム4超流動の発見後,ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)系超流動の研究は着実に発展してきた.一方,近年になり超流動現象の基本的理解を改めて整理することがより重要になっている.さまざまな物質でBECや超流動状態が実現できることにより,多様なプローブ技術と多様なパラメータ(相互作用の強さ,粒子密度,温度,外場)でBECや超流動性を研究できるようになったためである.実際,冷却原子気体におけるBEC(Anderson, et al. 1995; Davis, et al. 1995),磁性絶縁体TlCuCl3におけるマグノンBEC(Nikuni, et al. 2000),エキシトン・ポラリトン系,エキシトン系におけるBECと超流動性(Kasprzak, et al. 2006; Amo, et al. 2009; Yoshioka, et al. 2011)が報告されている.超流動と言っても一つの現象を指すのではなく,それに関連した複数の現象が存在する.ヘス・フェアバンク効果(回転する容器の中で静止し続ける効果),永久流状態(静止した容器の中で半永久的に回転し続ける状態)がそれである.前者は波動関数の位相の固さ(rigidity)に由来し,後者は永久流状態の準安定性に由来するという違いはある.また,ジョゼフソン効果と呼ばれる現象(マクロ波動関数の相対的な位相差によって超流動流が流れる効果)もある.いずれにしても,これらの現象はBECにおけるマクロ波動関数の存在に起因するとされている.超流動が起こるためには,このマクロ波動関数の存在だけでなく,密度ゆらぎが小さいことも必要である.ヘス・フェアバンク効果では,回転容器にある凸凹(あるいは散乱体)の存在が暗黙のうちに仮定されている.永久流状態の準安定性では,マクロ波動関数の振幅が大きく空間変化すると,エネルギーが著しく高くなることが前提になっている.つまり,暗黙のうちに密度ゆらぎが小さい(密度が変化しにくい)ことが仮定されている.このように考えると理想ボース気体がなぜ超流動性を示さないのかが自然に理解できる.理想ボース気体の圧縮率は無限大であり,密度変化のエネルギーコストは著しく低い.このため容器形状に不均一性(あるいは散乱体)があると,超流動体自身を安定に支えきれないのである.摩擦なしに流れる超流動にも臨界速度と呼ばれる限界の速度がある.この臨界速度以上で速く流すとエネルギー散逸が発生する.たとえば,障害物があると,この障害物付近から量子渦やソリトンなどの位相欠陥が生成され,エネルギー散逸が生じる.この臨界速度の値自体は,系の詳細(障害物の配置や形状,ポテンシャルの強さなど)に依存し,予言することは難しい.ここ数年の我々の研究で,超流動体の位相欠陥生成時における不安定性とその臨界速度は,密度ゆらぎの増大で特徴づけられることがわかった.その結果を踏まえ,超流動の不安定化は「速度の増大とともに密度ゆらぎが大きくなり"やわらかく"なったときに生じる」というシナリオを提案した.このシナリオでも凝縮体の存在だけでなく,超流動の安定化/不安定化に密度ゆらぎが一役買っている.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (6653K) -
杉浦 祥, 清水 明原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 368-373
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーマクスウェルやボルツマンにより創始された統計力学は,ギブズにより「アンサンブル形式」の統計力学として完成し,物理学の礎の一つとなった.しかし,その基本原理については,未解明な部分も残され,教科書の記述も様々である.アンサンブル形式では,等重率の原理に基づき,「(統計)アンサンブル」と呼ばれる確率集団を導入する.そして磁化や相関関数といった力学のみで定義できる物理量(力学変数)の平衡値は,この確率集団での平均値(アンサンブル平均)として求めることができる.しかし,熱力学で登場する,温度やエントロピーといった量(純熱力学変数)は,力学変数として表すことができない.そこで,純熱力学変数は,von Neumannエントロピー(古典系の場合Shannon entropy)や分配関数から求める.しかし,統計力学の基本原理である等重率の原理の本質は,アンサンブル平均ではなく,「ほとんどのミクロ状態がマクロには同じだ」ということである.即ち,温度や体積といったパラメーターを指定した時にあり得るミクロ状態の個数は組み合わせ論的に増大し,すぐに天文学的な数になる.このミクロ状態達のうち,圧倒的多数が平衡状態とみなせる状態であり,マクロ物理量を測った時に同じ測定値を返す.それとは異なる測定値を取るような非平衡状態はずっと少ない.その結果,平衡状態も非平衡状態もひっくるめたアンサンブルを作ってアンサンブル平均を求めれば,その値はほぼ100%を占める平衡状態での値になる.この「典型性」こそが,等重率の本質なのである.それならば,天文学的な数のミクロ状態についてアンサンブル平均を計算する必要は必ずしもない.我々は最近,マクロな量子系における典型性に着目し,熱力学的平衡状態を代表する,熱的な量子純粋状態(Thermal Pure Quantum state,略してTPQ state)をたった一つ用意するだけで統計力学の全ての結果が得られることを示した.つまり,磁化や相関関数といった力学変数がTPQ stateの期待値により計算されるだけでなく,熱力学関数のような純熱力学変数すらも適切なTPQ stateの規格化定数から得られる.TPQ stateは,アンサンブルの持つエネルギーの確率分布と非常に近いエネルギー分布を持つ量子純粋状態の中から,一つをランダムに選び出した状態であり,物理量のゆらぎまでも再現する状態となっている.アンサンブル形式では,熱ゆらぎの効果はアンサンブルを導入した結果生じる古典混合によって取り込まれると見なすことができた.しかし,TPQ stateを用いた定式化では,量子純粋状態の内部に量子エンタングルメントを作ることで,熱ゆらぎも量子ゆらぎの一部として取り込んでいる.その結果,たった一つのTPQ stateが統計力学で興味ある全ての物理量を正確に与えるのである.たった一つの量子純粋状態で熱力学的平衡状態が記述できるという事実は,理論的な興味のみならず,応用上もメリットをもたらしている.その例として,本記事では代表的なフラストレーション系である,カゴメ格子系上のハイゼンベルグ模型の数値計算結果を示す.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (863K) -
安藤 恒也原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 374-375
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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小林 秀樹原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 376-378
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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千秋 元原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 378-379
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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吉田 賢典, 西口 大貴原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 380-382
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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宮本 貴也, 加藤 洋崇, 小林 良彦, 臼井 純哉原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 382-385
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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山田 大智原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 386-387
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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手嶋 政廣原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 388-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーPDF形式でダウンロード (4175K) -
保坂 淳原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 389-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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合田 義弘原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 5 号 p. 389-390
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーPDF形式でダウンロード (9248K) -
2015 年 70 巻 5 号 p. 390
発行日: 2015年
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 5 号 p. 391-393
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 5 号 p. 394-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーPDF形式でダウンロード (87K) -
李 哲虎2015 年 70 巻 5 号 p. 395-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーPDF形式でダウンロード (105K) -
2015 年 70 巻 5 号 p. 396-397
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー■会費納入のお願いと未納者への雑誌発送停止のお知らせ ■2015年秋季大会講演募集について ■平成27年度東レ科学技術賞および東レ科学技術研究助成の候補者推薦について ■賞および研究助成の候補者の募集について ■変更 ■訂正 ■2015年4月1日付新入会者抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (165K) -
2015 年 70 巻 5 号 p. 398-399
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー -
原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 5 号 p. 400-401
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーPDF形式でダウンロード (247K) -
2015 年 70 巻 5 号 p. 402-
発行日: 2015/05/05
公開日: 2019/08/21
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