东京大学理学系研究科专业介绍（上篇）
物理学は、人類の時間と空間に関する理解を深めるとともに、サブアトミックスケールから宇宙スケールまで、素粒子から複雑な凝縮系まで、あらゆる種類の物質とその性質を明らかにしつつあります。また、物理学のロジックは、情報とエネルギー、物質と生命など、異なる対象をつなぐための新しい概念を形成しつつ、縦横に網目のように絡み合いながら、自然に対する理解を広げています。以下では、東大物理が擁する研究分野と研究者を紹介します。
原子核理論（A0）
原子核多体問題、エキゾチック原子核の構造研究、クォークハドロン多体系、強い相互作用の基礎研究
クォークから原子核まで有限量子多体系を研究しています。過剰な陽子数や中性数を持つエキゾチック原子核の中には、安定な原子核で知られていた常識を覆す性質を示すものもあります。またクォーク間の相関が陽子や中性子、一般にハドロン物質中で果たす役割について、まだ分からないことがたくさんあります。私たちは、新しい方法論を模索しながら、大型計算機や解析的手法を組み合わせて、これらの難問に取り組んでいます。
素粒子理論（A1）
場の量子論、素粒子現象論、宇宙論、超弦理論、数理物理学、量子力学基礎論
「時空や物質の根元とは何か」という基本的な問いに向けて理論的研究を進めています。超対称性などを用いた標準模型を越える理論の構築,ダークマター,インフレーション模型など宇宙論への素粒子論の応用,量子重力を含めた統一理論を目指す超弦理論とM理論,超対称ゲージ理論の双対性や可解性に関連する数理物理的な研究,量子力学の基礎付けに関する研究などが行われています。
素粒子原子核実験、加速器（A2）
粒子物理実験、原子核物理学実験、高エネルギー物理学、宇宙核物理学、加速器物理学
全ての物質を構成する基本単位である原子核、素粒子を研究対象とし、加速器などを使った先端的実験研究を行っています。物質がなぜ質量を持つか、宇宙がどのように誕生し、地球上の多様な元素は宇宙でどのように作られたか、自然に見られる美しい対称性はどこまで厳密に成り立つのか、などの根源的な謎に迫り、広大な宇宙から微細な粒子に至る世界の基本法則を明らかにするべく、多様な研究を展開しています。
物性理論（A3）
物性理論(超伝導,磁性,強相関電子系,半導体,表面・界面など),量子多体論,統計力学,数理物理学,量子情報,第一原理電子状態理論,計算物理学
物性実験（A4）
固体電子論、超伝導、超流動、半導体物理、表面物理、強相関電子、磁性、極低温、非晶質・ガラス、非平衡系
一般物理理論（A5）
宇宙論、重力理論、乱流理論、プラズマ物理学、天体形成、太陽系外惑星
一般物理実験（A6）
レーザー・光科学、プラズマ・核融合、非平衡系の物理
生物物理（A7）
生物物理学(実験)、生物物理学(理論)、統計力学、計算物理学・シミュレーション、数理生物学、構造生物学、蛋白質物性、脳神経科学、一分子生物学、バイオインフォマティクス
宇宙・宇宙素粒子実験（A8）
高エネルギー宇宙物理学、宇宙線物理学、重力波宇宙物理学、光赤外線天文学、電波天文学、ニュートリノ物理学・宇宙物理学、暗黒物質探査
天文学専攻
天文学の研究対象である宇宙は、人類にとって究極の知的欲求の的であり、人類・自然の起源です。 「宇宙はいかにして誕生し、どのような進化を経て今日の姿となり、今後どのような未来を迎えるのか」、天文学の研究の動機はこのようにまとめられるでしょう。近年、天文学は目覚ましい発展を遂げて、今やその研究分野は太陽系の起源や生命の誕生から宇宙の成り立ちにまで広がっています。
地球惑星科学専攻
地球惑星科学が対象とする領域は、地殻・マントル・コアから成る固体圏、大気・海洋から成る流体圏、固体圏と流体圏の境界領域に広がる生命圏及びその総体としての地球システム、さらに、太陽系を構成する惑星・衛星から宇宙空間にまで及んでいます。また、その研究手法も、自然の多様性・複雑性を認識する調査・観測，多様性・複雑性の中から、普遍性を抽出する実験・解析・理論、そして全体のシステムを統一的に理解するためのモデリングやシミュレーションなど多岐にわたっています。
このように領域的にも手法的にも非常に広範で多様な地球惑星科学の研究を総合的かつ効果的に推進するため、近年では、さまざまな専門分野の研究者及び研究技術者の連携による大規模な学際的研究プロジェクトが、国内的にも国際的にも益々盛んに実施されるようになってきました。
本専攻は、時間的にも領域的にも手法的にも非常に広範で多様な地球惑星科学の総合的研究と教育を効果的に推進し、それを支える各専門分野の基礎的研究を発展させると同時に、近年益々大規模化する地球惑星科学分野の学際的国際研究プロジェクトを中心となって担う研究者の養成を行っています。
大気海洋科学
大気海洋科学グループでは、人間社会活動に密接に関連する大気と海洋のミクロなスケールから惑星スケールに至る様々な現象を深く解明し、その変動予測の基礎を構築することにより社会に貢献することを目指しています。具体的にはデータ解析、理論解析、大循環モデルシミュレーション、現場観測などの手法を総合的に用いて大気や海洋の流れと乱れの理解の高度化、気候変動を生む大気海洋相互作用のメカニズムの解明、大気海洋物質の組成変動や淡水循環の解明を目指しています。
宇宙惑星科学
宇宙惑星科学グループでは、地球を取り巻く宇宙空間（電離圏、磁気圏から広く恒星間空間までを含む）や太陽系内外の惑星（固体惑星部分から惑星大気圏・磁気圏までを含む）の研究を行っています。隕石など宇宙起源の物質の精密分析を行う化学的、岩石学的手法から、惑星に探査機を飛ばして惑星を調べる手法、さらには電磁流体の理論解析や室内物理実験を通じて惑星の物理現象の解明を目指す手法まで様々な角度から研究しています。
地球惑星システム科学
地球惑星システム科学グループでは、野外調査、観測、試料分析、データ解析、実験、理論といった異なる研究手法を機能的に連携させ、地球惑星システムの構造形成と進化、地球惑星システムを構成する各圏間の相互作用、地球惑星システムの安定性・不安定性、地球惑星システムの進化・変動およびその動態などに関する研究を行っています。また、地球惑星表層環境システムの成立や変動についての研究を推進することにより、地球環境問題や人類を含む生命の持続的生存条件のより深い理解に寄与することも目指しています。
固体地球科学
固体地球科学グループでは地殻・マントル・コアからなる固体地球の状態、組成及びその構造の発展過程を様々な時間・空間スケールで総合的に理解することを目指しています。身近な地表地形の形成進化から、時に私たちの生活に深刻な影響を及ぼす地震・火山の研究、長期大規模な地殻変動やそれらの原動力となるマントルやコアでの物質・熱循環などを研究対象としています。実験や観察、観測・データ解析によってリアルな地球の物質や運動の様子を捉える一方で理論計算や大規模シミュレーションで現象を総合的に理解しようとしています。素過程を丹念に追及することもあれば複数の現象を大きな視野で議論することもあります。
地球生命圏科学
地球生命圏科学グループでは、「地球」と「生命」の相互作用の解明を目指し、各素現象の実体を明らかにすることを目的に研究を行っています。
地球と生命は互いに深く関連しあっています。例えば、ペルム紀末に起きた生命史上最大の絶滅事変は、当時の海洋の無酸素化によって生じたとする考えが有力視されています。このほかにも、地球環境の変動が生命活動に大きな影響を与えてきた事例は沢山知られています。逆に、シアノバクテリアや植物は光合成を行なうことによって地球上に大量の酸素を供給しました。この酸素濃度の上昇によって、岩石の風化様式が変わったり、動物の出現や行動の変化がもたらされたわけです。また、海溝付近でのメタンガスの放出は地球の温暖化に多大な影響がありますが、このガスを微生物が利用し大気への放出を抑えています。つまり、 生命活動によっても地球環境は変化します。
