平成20年度 計算科学研究センター研究報告
雑誌名
平成20年度 計算科学研究センター研究報告
発行年
2009- 07
I－1 素粒子分野
1. メンバ
教授 宇川 青木 慎也 共同研究員 金谷 和 共同研究員
准教授 石塚 成人，蔵増 嘉伸 江 照
助教 谷口 裕
研究員 石井 理修 浮田 尚哉 加堂 大輔 滑川 祐 、山崎 剛
2. 概要
素粒子分野 い 、本年度 、格子場 理論 研究を柱 活発 研究活動 行 わ 、数理物質科
学研究科 密接 連携 、格子 大型数値 ュ ョン 推進さ 。
筑波大学 格子 理論 研究者 、 ６年 暻 計算科学研究 ンタ 次期並列計算機
入さ を契機 新 研究 プ 立 上
参加 い 。 、物理的 質量 = 大規模 ュ
ョンを目標 配 生成を行 い、第 段階 計算を終了 、そ 研究成果 一部を発表 。ま
、物理的 質量 = 大規模 ュ ョンを開始 、 配 生成を 続
中 あ 。 一 方 、 一 部 研 究 者 、 高 加 速 器 研 究 機 構 日 立
を用い 研究を進 参加 、格子上 厳密 を持
ップ ン作用を用い 力学的 数値 ュ ョン 研究を展開 。
ま 、こ 大規模 研究 並行 、核子間 ン 研究、 ン間相互作用 研究、核子形
状因子 研究、暼限温度 暼限密度 研究、 結合定数 依存性 研究、繰 込 定数
非摂動的計算、 摂動論を用い 研究、 行わ 。
さ 、格子 配 やそ 他 タを共暼 タ ッ 構築 参画 。
3. 研究成果
１ PACS-CS C lla rati の活動 全員
計算科学研究 ンタ 、 成 年度 ヶ年計画 特別教育研究経費 拠点形成 を け 開発
製作 進 超並列 タ計算機 計算ノ 数 、 演算性能
成 年 暻 稼働を開始 。 を主要 計算設備 格子
研 究 を 行 う こ を 目 的 、 筑 波 大 学 物 理 学 系 ン を 中 心 組 織 さ い 。 そ 目 標 、
を組 合わ こ
種類 、 、 軽い をそ 物理的質量 物理点 い 動的 扱う ュ
ョンを行い、 関 近似 い物理的予言を行うこ を目標 い 。 成 年度 、
度 、物理点 向け 質量を段階的 軽く こ 物理量 質量依存性を
調 こ 主要課題 あ 。 成 年度 、こ ま 課題を 続 、い い プ
目標 あ 物理点 ュ ョン 取 組 。ま 、 成 年 暻 新 超並列
タ計算機 計算ノ 数 、 演算性能 稼動を開始 、そ を利
用 計算 始ま 。以 成 年度 け 進展を述 。
昨年度 引 続 、非摂動的 改良さ 作用 作用を用い 、格子
サ 、格子間隔 = ュ ョンを行 。 質量 関 、 摂
動論 予言を検証 = いう広範 値を 用 。 質
量 関 過去 計算 推定さ 物理的質量 固定 、 = 点 い %程
度軽い値 用 、 質量依存性を調 。物理量 質量依存性 中間子質
量 乗を裸 質量 割 を図 示 。赤丸 今回 機 い 計算
あ 、黒丸 機 前身 あ 機等を用い 計算 あ 。物理的
質量 近付く 凸 曲率を確認 こ 、こ 摂動論 い 予言さ
振舞い 一致 い 。こ こ 物理点あ い そ 非常 近い 質量 ュ ョン 本
質的 重要 あ こ を示 い 。ま 、同 配 を用い ン質量 計算 、物理点 け
ン質量 数% 範囲内 実験 一致 い こ を見出 図 。以上 結果 論文 ま 、
出版済 あ 。
図１： を 関数 プ ッ 。但 、両者 格子単 え い 。赤丸
機を用い 得 結果を表 、黒丸 機等を用い 得 以前 結果を表 。赤
垂直破線 物理的 質量 置を示 い 。黒線 質量依存性を明瞭
図 ： ン質量 実験値 比較。横棒 実験値を表 。
成 年度 新 プ 目標 あ 物理点直上 け ュ ョン 取 組
論文 。格子サ び格子間隔 こ ま 行 重い 質量 ュ ョン 同
を 用 、 び 質量 関 物理点 、こ ま 計算結果を外挿 こ
推定 。 ュ ョン 結果わ こ 、計算コ び 安
定性 関 問題 い 、 質量 び 質量 物理点 微調整 いう
課題を解決 必要 あ いうこ あ 。現在 々 呼 方法 物理点 微調
整 可能 否 調 い 段階 あ 。微調整 問題 別 、 的 物理点直上 ュ
ョン 可能 こ 疑い 余地 い。 々 物理点 け 体積効果を調
を用い 格子サ 、格子間隔 = ュ ョンを開始 。こ 計算
成 年度 続実行 予定 あ 。
有限温度 有限密度Ｑ の研究 青木、金谷、石井、浮田
々 、 暼限温度 密度ＱＣＤ 研究を推進 い 。 計算
世界的 見 筑波 プ以降ほ 行わ い 。そ 、ま 暼限温度 相
図 既 詳細 調 い = 場合 い 、 最初 暼限密度ＱＣＤ研
究を実行 。暼限密度 関 、化学 ン 関 展開 手法を用い 。従来 方法
加え 暼限密度 複素 相部分を ウ 関数 近似 法を用い 新 い手法 状態方程
式 暼限密度効果 計算や、 数密度揺 計算 行 。こ 計算 、従来
計算 見 い 暼限密度領域 数密度 揺 増大 兆候
確認 図 参照 。
ま 、 = 配 上 び 遮 蔽 詳 細 関 研 究 を 行 。
相関を対称性 応 分類 、そ 遮蔽質量を 出 事 。そ 結果、暼限温度摂動論
予想 通 、 遮蔽質量 遮蔽質量 大 く 事 を示 。さ
両者 質量比 対応 求 値 良く一致 事 を議論 。
こ 計算 関 国際会議 発表を行 。ま 現在投稿論文を準備中 あ 論文 、１ 。
図３： 暼限温度 暼限密度ＱＣＤ 研究。左図： = け 、 数密度揺
黒 ソ ン数密度揺 赤 化学 ン 関 階微分。 = μ =
結果。前者 相転移点 特異的 対 、後者 強い特異性を示さ い。右図： 展開法 、近似
的改良を組 合わ 、μ い時 数密度揺 温度依存性。
有限温度 有限密度状態方程式の計算方法開発 T-i tegral 法 青木，金谷，石井，浮田
最終目標 あ = 暼限温度 暼限密度研究 、極 多く 計算時間を要求 。従
来 固定格子数 法を用い 計算方法 、 温度格子 ュ ョンを大量 要 、
そ 全体 計算コ 大 部分を占 い 。そ を大 く削減 方法 、固定格子間隔 プ
チを提案 。こ 方法 従来 熱力学量 計算 異 、 結合定数 く、時間方向 格子
サ 温度を変え いう手法 暼限温度 研究を行う。
々 、固定格子間隔 プ チ 状態方程式を計算 、状態方程式 新 い非摂動的評価法
法を開発 。従来 非摂動的評価法 法 固定格子間隔 用い こ 出来 い 、
あ 熱力学関係式を元 、状態方程式 圧力 を ノ 温度積分 あ わ 、固定格子間
隔 状態方程式 計算 可能 。こ をま ンチ近似 場合 、従来 方
法 求 状態方程式 結果 遜色 無い結果を再現 。
こ 研究 、等方格子 非等方格子 場合 い 計算を行 。非等方格子 空間方向 比 時
間方向 格子間隔 を細 く 、固定格子間隔 プ チ 温度を細 くコン 。
図 左 結果 新 い プ チ 計算 等方、非等方格子 ノ 値 、従来 手法
結果 比較を行 い 。図 右 ノ 温度積分 求 状態方程式 結果 あ
、従来 法 相補的 、特 従来 方法 格子化誤差 出や い相転移点近傍 精度 良い計
算を行え 可能性 あ 論文 。
現在、固定格子間隔 = 暼限温度配 を生成 、そ 成果 一部 国際会議
発表 。
図 ：固定格子間隔 プ チ 法 暼限温度 暼限密度ＱＣＤ 状態方程式 研究。 ン
チ近似 ノ 左図 状態方程式 右図 結果。
クォーク グルオン プラズマ相におけるチ ー ニウム消失の 青木，金谷，石井，浮田
チ 反チ 束縛状態 あ チ ニウ 特 状態
ン プ 相中 消失 温度や特性を格子 第一原理計算 研究 。
こ 、重 ン衝突実験 生成を示 重要 一 あ 抑制 を判断 上 本質
的 情報 。先行研究 、最大 ン 法 計算さ 関数を用い 解析 主流 あ
、こ 方法 定性 あ 、異 解析手法 検証 必要 あ 。 々 、対角化 方法を
用い 状態 状態 基底状態 励起状態 対 暼効質量及び波動関数を計算 、暼効質量 空間
方向境界条件依存性及び波動関数 空間分布を調 こ チ ニウ 消失 暼無を確 。ま 、
特 状態 必要 定数 効果 大 く寄 い こ 指摘さ 、 々 こ 影響を
取 除い 解析 行 。 ュ ョン 改良さ ウ ソン 作用 プ ッ 作
用を使用 、 ンチ近似を用い 行 。そ 結果 図 ¥ } 参照 、少 く 臨界温度 倍
温度ま 、 、 、 状態 チ ニウ 消失 こ 確認 論文６１１１ １３ 。図
図 ：チ ニウ 消失 研究。ベ タ チ 対 結果。左図 暼効質量 温度変化を表 、
色 違い 空間方向 境界条件 違いを表 い 。散乱状態 場合 矢印 表わさ 程度 違い
、そ う 違い い。一方、右図 臨界温度 倍 温度 け 波動関数
空間分布を表 、色 違い 空間方向 格子サ 違いを表 い 。明 波動関数 空間的
局在 い こ わ 。こ 結果 、束縛状態 ま 存在 い こ を示 い 。
I DG DG の構築 宇川， 江，石井
格子 ュ ョン 基礎 タ あ 配 を国際規模 共暼
プ 参画 、 改良 携わ 。ま 、 概要 利用状況を国際会議 報告 論
文１ 。
格子 QCDによるバリオン間力の研究 青木，石井
核子 間 働く力、核力 、中遠距離 引力、近距離 強い斥力 こ 実験的 知
い 、こ 核力 性質、特 近距離 斥力斥力芯 呼 い を理論的 くこ 、素粒子原子
核物理 残さ 大問題 あ 。青木、石井 昨年度、東京大学 初田 共同研究 、二核子系
波動関数 核子間 ン を 出 いう方法を用い 格子 計算 、そ 方法
ま を論文 ３ 発表 。
今年度 、中心力以外 成分 ン ンソ 力 計算を行 論文３６。さ 、
力学的 寄 を含 配 計算 行 論文３６。図６ 、π中間子 質量
対応 生成さ 格子 配 を使 計算
さ 核力 ン あ 。 ン一重項 中心力 、 ン 重項 中心力 び ンソ 力 結果を
示 い 。 中心力 斥力芯を持 い 、 ンソ 力 中心力 いこ 見 。ま 、こ
研究を発展さ 、 ン を含 ン あ ン 核子 ン 計算 行
論文 ６３ 。
波動関数 ン を定義 方法 、波動関数 対 ン 依存性
問題 。今年度 、 を変え 波動関数 ン を計算 、そ 依存性を評
を研究 論文 。
図６： 格子 計算 得 核子間 ン 。π中間子 質量 約
あ 。赤 ン一重項 中心力、緑 ン 重項 中心力、青 ン 重項 ンソ 力 あ 。
厳密 カイラル対称性を持つクォーク作用を用いた研究 青木
、格子上 厳密 対称性を持 ップ ンを力学的
作用 用い = 格子 論文 = 格子 配 を生成 、そ を用い 研
究を行 。
場 を固定 計算 理論的考察を用い 電荷 帯磁率を計算 論文
１１。ε領域 暼限体積 計算 、中間子 相関関数 摂動論 タを決定 論文１ 、ま
、中間子 質量や崩壊定数 質量依存性を詳細 調 論文 。さ 、 中間子
タ 決定論文 や 結合定数 決定論文 行 。
ππ散乱の位相差の計算 石塚
格子 ンチ近似 計算 ππ散乱 相差を、 無い相対運動量を持 π中間子系
波動関数 求 論文１ 。
格子 QCDによる中性 K 中間子のB ラメタの非摂動的繰 込み定数の計算 青木、谷口、 江
的 応用 及び 質量 非摂動論的 繰 込 を行 。論文１６。
１ CD の結合定数のス ール依存性の研究 青木、谷口、山崎
= 結合定数を ö を用い 格子上 数値計算 非摂動論的
求 論文１ そ 他 学会発表１ 、 。
結合定数 領域 依存 く 非自明赤外固定点探索 、
既存 方法 暼限格子間隔 起因 系統誤差 小さ ウ ソン プを用い キ を提案 、
ンチ近似 を用い 試験的 計算を行 論文 。
村野 、動的 効果を取 入 非摂動的 結合定数 依存性を ュ
ン 汎関数法を用い 計算 。特 、格子間隔依存性をプ ッ 作用 岩崎 作用 比
較 論文 。
１１ 格子 QCDによる核子形状因子の計算 山崎
格子上 良い 対称性を持 ンウ 作用を用い 動的効果を含
核子形状因子を計算 。他 プ こ ま 結果 比較 、ベ 流 関係 形状因子
比 、軸性ベ 流 関係 形状因子 非常 大 暼限体積効果 含ま 事を示 論文 １。
１ カイラル摂動論に対する有限格子間隔の影響の研究 青木
場合 、ππ散乱 対 暼限格子間隔 影響を 摂動論を用い 研究 論
文 。ま 、 格子 π中間子 崩壊定数を 摂動論 １ プ 計算 、暼限格
子間隔 影響を評価 そ 他 学会発表 １。
4. 研究業績
<研究論文>
Y Y Y Y ¥
Y
Y Y Y Y ¥
Y Y Y Y ¥
Y
Y Y
Y ¥
Y
Y
Y
Y
大野浩史、梅田貴士、金谷和 暼限温度格子 け 対角
化 方法を用い チ ニウ 解析 素粒子論研究
¥ }
Y
=
Y‾ ‾ Y‾ ‾Y ]
¥ ¥ ¥ }
Y‾ ] =
Y
Y
Y
Y
Y Y
Y
Y
¥"
Y
]
Y =
Y
=
Y
]
Y Y
]
Y =
<学会発表>
A 招待講演
藏増 嘉伸
藏増 嘉伸
大 野 浩 史 、
青木 慎也
青木 慎也 ¥
青木 慎也
青木 慎也 ¥" ¥"
石 井 理 修
藏増 嘉伸 び プン コン 〜格子 視点〜 第八回 タ
ン ウ 、 秋葉原コンベン ョン 、秋葉原、 年１ 暻１１ １ 日
藏増 嘉伸 格子 今後 向け 次世代 コン ュ ン ン ウ 、 丸
内 Y び Y 会議室、千代田区、 年 暻１６ １ 日
藏増 嘉伸 プ ョン格子 ン ウ 、 筑波大学計算科学研究 ン
タ 、 く 市、 年 暻 日
青木 慎也 ッ ョン ュ ョン 素粒子 原子核 宇 物理 新展開 コ
タ、計算基礎科学 ン ウ ュ ョン ま 宇 成 立 〜素粒子 原子核 宇
物理 展望 東京 ョンコン ン 、東京、 年 暻 日
青木慎也 分科会 素粒子 原子核 天文宇 次世代 コン 物質 宇 進化を探
タ び ッ ョ ン 計 算基 礎科学 け 人材 育成 現 状 課題 コ タ
び 全体討議 次世を担う世界水準 人材育成 向け 次世代 コン ュ ン ン
ウ 次代を担う世界水準 人材育成 向け Y 、東京、 年 暻 、
日
青木慎也 本領域 基本方針 、ワ ョップ 計算科学 素粒子 原子核 宇 融合 筑波
大学計算科学研究 ンタ 、 年 暻 日 日
青木 慎也 計算基礎科学連携拠点 、 ン ウ 大規模計算 拓く基礎科学 将来 く
国際会議場 中 、 年 暻 日
石井 理修 、
い局面 年 暻 日〜 日
石井 理修 格子 核力プ 近未来 拡張形 私見 ッ
ョン 研究会 ン物理を考え 研究会 理化学研究所、 年 暻 〜
日
山崎 剛 格子上 散乱 共鳴 束縛状態 ン を含 多体系分野 理論的将
来を考え 研究会 ＫＫＲ 熱海、熱海、 年 暻 日
B その他の学会発表
藏増 嘉伸
滑川 裕
浮田 尚哉
加堂 大輔
滑川 裕
梅田貴士
"
"
梅田貴士
大野浩史
金谷和
梅田貴士
金谷和
江 照
。
江 照
谷口 裕 =
青木 慎也
石井 理修 =
石井 理修
山崎 剛
Y
村野啓子 =
上田悟
浮田 尚哉 現実的 質量 = 格子 計算 日本物理学会年会 山形大学、山
形、 年 暻 − ３日
浮田 尚哉 取 組 ン を含 多体系分野 理論的将来を考え
研究会 熱海、熱海、 年 暻 − 日
滑川 裕 日本物理学年会 山形大学、 年 暻
３日
大野浩史 暼限温度格子 け 対角化 方法を用い チ ニウ 研究 基研研究会
熱場 量子論 そ 応用 京都大学基礎物理学研究所、京都、 年 暻 日 日
大野浩史 暼限温度格子 け 対角化 方法を用い チ ニウ 解析 日本物理学
会秋季大会 山形大学 山形
梅田貴士 日本物理学会秋季大会 山形大学 山形
谷口裕 = 格子 け 非摂動論的 繰 込 、日本物理学会 年秋季大会 山
形大学
石井 理修 格子 核力 基研研究会 原子核 分子的構造 核反応 束縛
系 散乱系 閾値を越え 京都大学基礎物理学研究所、 年 暻 日〜 日
石井 理修 格子 核力 ンチ ンソ 力 配 を使
核力 日本物理学会 年秋季大会 山形大学、 年 暻 〜 日
石井 理修 格子 ン相互作用 ワ ョップ 計算科学 素粒子 原子核 宇
融合 筑波大学計算科学研究 ンタ 、 年 暻 〜 日
石井 理修 日本物
理学会 第 回年次大会 立教大学、 年 暻 〜 日
山崎 剛 日本物理学年会 立教大学、東京、
年３暻 ３ 日
村野啓子 日本物理学
会年会近畿大学、大阪、 年 暻 日
村野啓子 格子 計算さ 核力 ン 依存性 日本物理学会 秋季大
会 山形大学、山形、 年 暻 日
村野啓子 格子 計算さ 核力 ン 依存性 日本物理学会年会
立教大学、東京、 年 暻 日
5. シンポ ウムの開催
、
筑波大学計算科学研究 ンタ 、 く 市、 年３暻１ １ 日、参加国数： ヶ国、参加者数：３ 人。
I-2 宇宙物理グループ
1. メンバ
教授 梅村 之
准教授 森 正夗
講師 川 耕司
助教 岡本 崇
研究員 諏訪 多聞，赤堀 卓也，清水 一紘，長谷川 賢二
大学院生
年生
2. 概要
本年度，当 プ タッ ， プ を推 進 共 ，こ を用い 宇 第一世代天体，
銀河形成 進化，銀河団 研究を行 。ま ，宇 構造形成，宇 再電離，銀河形成，銀河進化，銀河中
心核，並び 星 惑星系形成 研究を展開 。
. 研究成果
１ FI STプロ ク
１ 概要
文部科学省科学研究費補助金 基盤研究 Ｓ 第一世代天体 原始銀河 宇 暗黒時代 解明
成 年度～ 成 年度，代表 梅村 之 基 ，宇 第一世代天体 び原始銀河形成 関
大規模 ュ ョンを実行 プ プ を推進 。
宇宙シ ュ ータ FI ST
宇 第一世代天体 形成過程 い 大規模 輻射流体力学 ュ ョンを行う ，物質 光
作用 び重力相互作用を極 高速 計算 必要 あ 。目的 ュ ョン ，物
質 光 計算性能 数 ，重力計算性能 数 計算機を必要 。 々 ，こ を実現
， タ 新規開発 サ 組 込 型 重力計算専用ボード Blade-GRAPEを埋 込
宇宙シミュレータFIRST を完成さ 。
， 計算ノ ， 管理ノ ， サ ， び
。計算ノ う ， ノ ッ 型 を暼 ， ノ ッ 型
を暼 。 サ 合計 容量を 。 ， ッ ワ 共
暼 あ ，分散 一 共暼 を く 機構 あ 。こ
内 部分 ， 部分 あ 。ま ，主記憶容量 総計 あ 。
ークマター カスプが第一世代天体形成に与える影響
宇 最 初 生 ま 天 体 第 一 世 代 天 体 重 元 素 を 含 ま い 雲 生 ま 。 従 来 計 算
~ タ
~程度 ン 蓄積さ 後，重力 安定を起こ ，そ 中
第一世代星 形成さ さ 。
，従来 研究 ， タ 小 振 舞い，特 タ プ 成長
い あま 注目さ こ 。そこ ， 々 計算領域 全体を可能 限 高解像度 数値計
算 ， タ プ 成長を分解 う ，第一世代天体 形成 進化を調 。計算 宇
ュ タ を用い， 体 流体粒子 法 第一世代天体形成過程 超高分解能 ュ
ョンを行 。こ 計算 ， タ 流体粒子をそ 約 億体 体使い，計算領域 全
体 わ ン タ 質量解像度 そ
~ ~ を実現 。そ 結果，
第一世代天体 形成 対 タ プ 影響を え い 可能性 あ こ わ 。
宇 初期 密度揺 成長 生ま 中心部 ，密度 半 乗程度 比例
プ 形成さ 。計算分解能 上 ほ ， プ 成長 中心部 重力場を発散 向 わ 。
そ 結果 タ 中心近く 存在 ン 強く中心部 引 こ ，そこ 密度
早く上昇 。 プ タ 最中心部 密度一定 コ 構造 替わ ， 密度
上昇 プ コ 替わ 依存 こ 。こ こ ， 中心部 け
小 構造を正 く解くこ 第一世代天体形成過程 い 重要 あ こ 明 。
第一世代星紫外線フ ー バックの星質量依存性
第一世代星 非常 大質量 あ 考え ，強い紫外線を放射 。そ ，第一世代星近
傍 光 電 離 や 水 素 分 子 光 解 離 紫 外 線 ッ 事 期 待 さ 。
，輻射流体 ュ ョンを行う事 第一世代星近傍 さ 星形成可能性 い
調 。そ 結果，電離波面後方 水素分子 形成さ ，そ 解離光子を遮蔽 こ
近傍星形成 阻害を緩和 事を見い 。 ，こ ュ ョン 第一世代星質量 太陽
質量 場合 計算 あ ，星質量依存性 い 調 い 。
そ こ 々 ， 輻 射 流 体 ュ ョ ン を 行 う 事 ， ッ 星 質 量 依 存 性 を 調 査 ， 星 質 量
太陽質量以 ，電離光子 解離光子 星形成阻害を緩和 い事を明 。こ 結
果 ， 質量星 大質量星 比 電離光子数 解離光子数 対 割合 小さい いう事実 定性的
説明可能 あ ，こ 違い 二倍以 く， こ 程度 違い ，光解離
負 ッ を緩和 う 変わ 明 。
々 解析的見積 輻射流体 ュ ョン 結果を用い 事 ，上 述 結果 定量的 理
解を試 。そ 結果，電離波面前方 形成さ 水素分子柱密度 ，電離光子数 解離光子数
比 強く依存 事を見い 。さ ，こ 解析的見積 第一世代星近傍 星形成 可能
yα輝線天体と他波長観測天体との対応関係について
近年 Lyα輝線 非常 明 い Lyα 輝線天体 呼 原始天体 様々 赤方偏移 観測さ
い 。 正体 良く分 い い ，最近 銀河進化 非常 極初期 天体 あ
事 分 。 Lyα輝線 放射機構
依然 良く分 い い天体 あ 。
現在様々 領域 い ， Lyα輝線天体観測 他，光学，赤外， い
波長 遠方銀河観測 盛 行わ い 。 ， 様々 波長帯 観測さ 銀河
う 関係 い くわ い い。
そこ 々 ，宇 論的 体計算 化学進化 を組 合わ ， 天体 他 波長帯 観測
さ 銀河 関係を調 。特 ，銀河内 各サ チ 星形成史 化学進化を独立 事象
扱い， を用い 計算を行 。 Lyα光度 い
， 吸収 効果 考慮 。
結果 ， 銀河進化 極初期 あ う 天体 け く，一度 を
終え 降着 星形成を誘起 う 天体 観測さ 可能性 あ 事 分
。そ ，前者を 後者を け 。 さ ， 等近赤
外 波長 観測さ 天体 空間相関 く一致 事 分 。
ライマン ルフ エ ッタの光学的特性と宇宙再電離との関係
近年 観測等 ，宇 再電離史 大 制限 え 。 ，宇 再電離を引 起こ
電離源 い 依然謎 まま あ 。 ン ッタや ン 銀河 そ 電離源 暼
力 候補 あ 。 々 こ ま 高精度流体計算 銀河進化 ュ ョ
ン結果 対 ，３次元輻射輸送計算を行うこ こ 高赤方偏移天体 光学的特性 い 理論的
調 ，銀河内 電離構造，電離光子脱出確率を見積 。さ ，こ 結果 観測 得 い 星
形成密度を用い ， ン ッタや ン 銀河 銀河間 電離 寄 を見積
。結果 ン ッタ 銀河間 電離 ほ 寄 ， ン 銀河
= い 主要 電離源 あ 可能性を指摘 。ま ，現在ま 観測さ い ン
ッタや ン 銀河 い 銀河間 を電離 こ 困難 あ こ 分 。
衝突銀河団における重元素の電離状態と電子 イオン温度の研究
銀河団 銀河 銀河団 銀河や銀河群 度重 衝突合体 成長 力学的 熱的影響を強く
け形成 形態進化を遂 ，そ 過程 銀河団 重元素を供給 。重元素 量 分布 こ 形
成進化を く鍵 あ ，そ 数千万度 温度 あ 銀河団 放射さ 線を分光 ，輝線を調
こ 分 。こ ま 多く 銀河団 重元素 組成や量，空間分布 線観測 研究 調
。こ 研究 い 重元素 衝突電離 衡 あ 電子 ン 温度 衡 あ 仮定さ
密度 高い あ 。 ， 半 ま 希薄 周縁領域や衝突加熱領域 衡状態
い い可能性を 々 注目 い 。 そう あ ， 衡を仮定 解析結果 誤 重元素量
を推定 い。そこ 々 ュ タを用い 鉄 主要 重元素 衝突電離 衡 電子
ン 温度 衡を仮定 時間進化を解く タ を含 衝突銀河団 次元数値実験を世
界 初 行 。そ 結果，最近 く衛星 観測さ 連銀河団 連結領域 い ，
階電離鉄 割合 衡値 ‐ %多いこ や電子温度 均温度 数% いこ を明 。
ま 観測さ 線 を計算 ，鉄 輝線 強度 数%増強さ い こ 示 。更 ，連結
領域 周縁部 い ッ 数 程度 衝撃波 存在 こ 予言さ 。こ 領域 電子 ン
温度構造や鉄 ン 電離状態 電離 衡 大 いこ 予想さ ，将来 線観測衛星
そ 詳細 明 こ 期待さ 。
ま ，様々 衝突条件 質量比 ン タ 衝突銀河団 非 衡電離状態 温度プ
ュ ョンを行い，銀河団外縁部 銀河団中心部 そ 特徴的 衝撃波 非 衡電離状
態 温度状態を伴 形成さ こ 分 。更 ，観測時 衝撃波面 対 角度 非 衡電
離状態や 温度状態 観測可能性 大 く変わ こ わ 。
宇宙論 銀河形成
１ Baryon Acoustic Oscillationの非線形成長
宇 晴 上 以前 ン 光子混合流体 音波振動 ，晴
上 以後 ン タ 重力相互作用 現在 宇 大規模構造 伝搬 あ
。こ 振動 宇 晴 上 時 サウン ン 大 さ 決ま 理論的 計算可
能 あ 。従 ，宇 大規模構造 観測 振動 を観測 こ ，そ を
物差 大規模構造 を測定 こ 可能 。ま ，様々 赤方偏移 観測
宇 膨張 歴を測定 こ 可能 ，宇 論 タ，特 暗黒 状態方程式
制限 可能 考え い 。
振動 程度 あ ，そ 時間的 成長 線形理論 適用可能 範囲
あ ，宇 論 タや暗黒 状態方程式 タを高い精度 決定 ，非
線形 効果を 入 化 必要 。一般 ，摂動論 弱非線形成長 取扱い 行わ
そ 適 用 範 囲 い 必 明 無 。 々 宇 論 的 体 ュ ョ ンを用い
非線形成長 ュ ョンを行い，様々 摂動論的 取扱い 適用可能範囲を明 。
銀河の角運動量問題の物理的起源
構造形成 標準的 理論 い コ タ 銀河形成 ュ ョンを行
う 殆 銀河 成分 卓越 銀河 々 天 川銀河 う 渦巻 銀河 形成さ いこ
知 い 角運動量問題 こ 原因を探 ，星形成等 仮定を変更 宇 論的 ュ ョ
ンを行うこ ，同一 初期条件 渦巻 銀河 楕 銀河を形成 こ 成 。こ 二 ュ
ョンを解析 こ ，角運動量問題 原因 ，小さ タ ま 形成さ ，そ
あ こ ，観測さ う 渦巻 銀河 存在 ，宇 初期 い 超新星爆発
供給等 分布 タ そ 広 け い
こ を明 。
紫外背景輻射が銀河形成に与える影響の定量的評価法
準解析的 等 紫外背景輻射 銀河形成 影響を評価 長い間
タ ン 質量 使わ 。 々 高解像度 宇 論的 ュ ョンを行うこ ，こ タ
ン 質量 紫外背景輻射 銀河形成阻害 影響を一 ほ 大 く見積 こ を明 。ま ，簡
単 準解析的 を構築 こ ，紫外背景輻射 主 ， タ 降着 く
温度を上昇さ こ そ 温度 い 温度を持 タ 降着を禁
こ 銀河形成を抑制 こ を明 ，こ 影響を準解析的 正 く取 扱う方法を提示
。
高分解能シ ュ ーションによる，銀河内での星形成シ ュ ーション
従来 銀河形成 ュ ョン 数値的分解能 足 い ，銀河内 星形成領域を直接取 扱うこ
出 来 ， 温 度 度 密 度 程 度 温 い 星 形 成 起 こ 仮 定 い 。 そ こ ，
度以 ，密度 以上 温高密度 を扱え 高分解能 ュ ョンを行 。そ
結果，こ う ュ ョン 観測的 知 表面密度 星形成率密度 間 関係 自動的
再現さ こ ，そ 温高密度 星形成領域 供給さ タ ， 密度
力学的時間 約 倍 い あ こ 原因 あ こ を明 。
ま ，銀河合体 高解像 ュ ョンを行うこ ，こ う 温高密度 星形成を仮定
，従来 ュ ョン 再現さ ，銀河 銀河 衝突面 爆発的星形成 自然 生 こ
分 。こ 爆発的星形成 タ を持 い星団 多数形成さ こ 明
。
銀河進化標準模型の構築
１ 概要
飛躍的 観測技術や検出装置 進歩 ，そ ま 全く知 得 宇 深遠部 ，活発 星形
成 兆候を示 ン ッタ， ン 銀河，サ 銀河等，莫大 数 銀河 観測さ
い 。 ，そうい 天体 ， 々 現在 宇 存在 ， ッ 系列 分類さ 研
究さ 近傍銀河 う 関連 あ い ？こ 非常 基本的 問い け わ ，
明確 答えを 々 い い。文部科学省科学研究費補助金 基盤研究 高精度 ッ ュ
ョン 探 銀河 発生学 成 年度～ 成 年度，代表 森正夗 基 ，銀河 標準進化模型
を構築 く銀河形成 進化 理論研究を推進 い 。
本研究 ，” ン ッタや ン 銀河 代表さ 高赤方偏移 発見さ い
天体 ，近傍宇 ッ 系列を構成 銀河 進化経路 一側面を見 い 過 い" いう仮説を
掲 ，銀河 化学力学 を駆使 ，銀河 発生 い 詳細 理論模型を構築 い 。そ 研究成
果 一部 ン ッタ 数億年 時間尺度 ン 銀河 進化 ，最終的 近
傍 楕 銀河 進化 様を理論的 示 。ま ， ン ッタ 放射さ ン ン
ッ ョン 光度 ，原始銀河 質量 生 相関 あ こ を示 。さ そ 放射 物理的 起源
従来 考え ニ 以外 ，衝撃波 加熱さ 放射冷 起因 大 影響
を及ぼ こ 分 。
ライマン ルフ エ ッタとサ リ銀河との関係
近年， ン ッタや ン 銀河 観測研究 分野 ，従来 可視光波長
線，サ 等 多波長観測 行わ い 。 々 け 銀河風
ン ッタ 理論 現実的 あ 検証 く，星間 紫外線 吸収
を詳細 扱うこ ，赤外線特性を調 。そ 結果，銀河進化 共 温度分布，赤外線分布，赤外
線光度 時間的変化 分 。こ 結果を用い ， 等 代表さ 将来 大型観測装置 高赤
方偏移天体 サ 波観測 対 理論的 示唆を え 。
銀河衝突における銀河構造の力学進化
現在 標準的 宇 構造形成論 ，小質量銀河 衝突合体を繰返 成長 階層的 構造形成を
こ うこ ，現在 銀河 姿を構築 考え い 。そこ 最 基本的 力学過程 あ 小質量
銀河 大質量銀河 衝突合体 いく過程を，こ ま い高精度 ュ ョン 調 。特 最
近 宇 望遠鏡や大望遠鏡 高精度観測 ， ン 銀河 部分 存在 大規模 星
構造 ン や，貝殻状 恒星 空間分布 い 謎 大規模構造 く く 発見さ 始
い 。 ン を取 囲 こ う 大規模構造 う 出来上 ？ 年 暻 運
用 開始さ 新 い コン ュ タ を用い ，こ 大規模構造 関 大規模
数値 ュ ョン解析を行 。今 億年前 ン 程度 質量 い小さ 銀河
， ン 強い重力 捕ま ， 引 裂 様子 ュ ョンさ 。こ 銀河 残骸
約 万光年 渡 夜空を流 " ン 涙"を作 上 ，幾重 重 貝殻状 星 群 を
産 こ 。さ ， こ 億年前 同程度 質量を 別 小銀河 ，同様 ン
衝突 い 可能性を見出 。 ン そ 彼方 置 間 広大 銀河間空間 ，
そ 衝突 出来上 小銀河 残骸 周期的 構造を作 上 い こ を示 。 近傍
銀河 こ う 小銀河 衝突過程 詳細 観測 ，原始銀河 衝突合体過程を理解 上 暼意
義 。
銀河系中心部の高速分子雲の衝撃波模型
銀河系中心部 分子 集中 い 領域 ，他 見 い非常 大 速度幅を持 コン
膨張 殻構造を持 こ 示唆さ ，そ 膨張 及ぶ大
運動 を持 こ 報告さ い 。 ，そ 源 関 詳細 理論
未 報告さ ，そ 起源 謎 まま い 。本研究 ， 特性 そ 内部 誕生
星団 活動性 密接 関係 い 考え，星団 質量放出過程 流体力学的相互作用
い 調 。 中心 星団 形成さ ，そ 星団 あ 複数 型星 放出さ 恒星風
型超新星爆発 発生 衝撃波 ， 内 星間 集 ，圧縮 加熱さ 膨
張 殻を生成 こ を見出 。
ラックホール降着 噴出流の大局的 次元輻射磁気流体シ ュ ーション
ッ 降着流 理解 ， 年代 場 標準 盤 ，そ 引 続 提案さ
盤 ， い １次元 を中心 大 く発展 。こ
，肝心 び粘性 起源を現象論的 所謂α 扱 い 。近年，そ
磁場起源 あ こ わ ， 計算 詳細 研究 行わ う 。 ， 現時的
像を得 ，輻射冷 や輻射圧 考慮 必要 あ 。 ， 計算 輻射輸送を取 入
輻射磁気流体 計算を行わ け い。
そこ 々 ， ッ 降着流 大局的 次元 ュ ョンを実行 。そ 結果，
盤，標準 盤， 対応 ３種 降着流を再現 こ 成 。質量降着率 臨界値以上 場合，
輻射圧優勢 分厚い 盤 形成さ ，輻射圧加速型 ウ 発生 こ わ 。質
量降着率 臨界値 %程度 輻射冷 効い 薄い 盤 ， %程度 場合 輻射
冷 効 ，高温プ 成 分厚い 盤 形成さ こ わ 。
盤 ，磁気圧 加速さ ウ 発生 。磁場 倍
， % ， % ま 増幅さ 。ま ，粘性 そ圧力 比例 こ わ 。
こ う ッ 降着流 基礎物理過程 詳細を調 こ ，銀河中心 巨大 ッ 銀
河 共進化を考え 上 ，重要 示唆を え こ 。
星 惑星系形成過程の研究
１ 複合コン リュール形成
コン ュ コン 隕石 含ま 程度 球形 構成物 あ ，原始太陽系星雲中
急激 加熱を け，溶融 ，急冷 こ 形成さ 考え ，原始太陽系星雲 物理的，化学
的情報を保持 い 期待さ い 。多く コン ュ 単体 含ま い ， 以上 コン ュ
付着 ，複合コン ュ 全体 ％程度存在 。多く 複合コン ュ 独立 コン ュ
溶融中 衝突 こ 形成さ 考え い ，原始太陽系最小質量 同士
衝突確率を見積 ，複合コン ュ 存在割合 遠く及 ，こ ま 理論的 説明 さ い
。
本研究 ， 液滴 衝突を様々 タ 衝突速度，衝突角度，液滴
粘性，液滴 直 ，３次元流体 ュ ョン 模擬 ，複合コン ュ 形成 衝
衝突角度 大 く，い 付着 ，最終的 二 液滴 分離 伸張分離 ，衝突速度 速く最
終的 多く 液滴 分裂 破壊 ３ 分類 事 わ 。そ ，複合コン ュ
形成 暼力 一 あ 分裂 衝突 検証を衝突条件 観点 行 。コン ュ
形成 暼力 一 あ 衝撃波加熱 ， 摩擦加熱を け ， 表面
溶融 始 。溶融部分 高速 流 さ さ ，そ 動圧 溶融部 分裂 。こ 分裂片同士
衝突を考え ，分裂 衝突 あ 。分裂片同士 衝突 タを求
，部分的 溶融 溶融部 分裂現象 分裂片 運動を３次元流体 ュ ョン 調 。
数値計算 結果，３ 個 分裂片を同定 ，１ 回 衝突を確認 。さ 分裂片 置，速度，サ 時
間進化を追うこ ，１ 回 衝突 衝突 タを調 ，衝突条件を満 う 調 。そ 結果，１１
回 衝突 関 合体条件を 。 ，こ 衝突 液滴 変形 動圧支配 あ ，形状保
持条件を満 さ い。こ ，分裂，衝突 時間 比 ，冷 時間 長い ，粘性
い状態 衝突 あ 。 ， 考え い う ，分裂直後 分裂片
同士 衝突 ，複合コン ュ 形成 難 いこ わ 。一方，異 分裂現象 複数回 分裂
現象 分裂片同士 衝突 形成さ いう ，分裂片 十分 冷 さ 衝突
，暼力 こ わ 。
輻射輸送計算を用いた大質量星周 盤のスペク ル エネル ー分布の研究
大質量星 形成 ニ ，宇 物理学 け 重要 未解決問題 一 い 。最近 観測 ，
大質量星 周 盤状 構造 証拠 見 ，こ 大質量星 小質量星 同様 盤
降着 形成さ こ を示唆 い 。 ， 盤 大質量星周 う 構造
い を知 こ ，大質量星 形成 ニ を解明 上 ，極 重要 あ 。
本研究 ，大質量星周 盤 構造を理論解析 求 ，こ を使 輻射輸送計算を行うこ ，
盤 分布 盤 い う 物理情報を引 出 こ い
解析 。こ 解析 ，大質量星 輻射伝播 い ，輻射流速制限拡散近似法を 用 ， 次元軸
対称 輻射輸送を解くこ 星周 盤 静水圧 衡密度分布 温度を決定 。そ ，求
盤 密度分布 温度分布を用い ，光 伝播を ン ， 盤
分布を求 。そ 結果，輻射 大部分 盤表面 逃 出 ， 盤内部 高密度領域 ，短波長
輻射を吸収 ，赤外線放射 再放出 こ わ 。ま ，星周 盤 半 大 い所 ，遮
蔽効果 効い 温 こ わ 。
上記 計算を，現実的 う 様々 タ い 計算 結果，中心星 光度 ，
分布 け 光度 ン 光度 比 決定 こ わ 。こ ，中
心星 光度 高いほ ，星周 盤 多く 領域 高温 加熱さ こ ，そ 結果
分布 値 高く あ 。ま ，表面密度分布 変わ ，波長毎 光学的厚さ 半 依存性
変わ ，各波長 分布 変わ 。計算 結果，特 ン 光度 ，表面密
度分布 勾配 敏感 あ ， ン光度 表面密度勾配を く決定 こ わ 。結論
， 分布を見 こ ，大質量星形成 物理状態 い ，多く 重要 情報を得
. 研究業績
＜受賞＞
保田 誠司
数理物質科学研究科長博士論文表 ， 年 暻
複合コン ュ 形成 関 理論的研究
＜科研費採択状況＞
基盤研究 Ｓ ：梅村 之 代表者 新規
第一世代天体 原始銀河 宇 暗黒時代 解明 万
基盤研究 Ｃ ：森 正夗 代表者 続
高精度 ッ ュ ョン 探 銀河 発生学 万
若手研究 タ ップ ： 川 耕司 代表者 続
宇 論的 ン進化 理論的研究 万
基盤研究 Ｂ ： 川 耕司 研究分担者 新規
ン宇 理論的探求 次世代Ｘ線衛星 研究代表者：須藤靖 万
日本学術振興会特別研究員奨励費： 秋暻 千鶴 代表者 続
相対論的輻射輸送 探 活動天体 宇 ッ 構造 万
日本学術振興会特別研究員奨励費： 小泉 貴之 代表者 新規
相対論的輻射流体力学 ッ 降着 盤 ウ 研究 万
＜非常勤講師集中講義＞
１． 梅村 之： 東京工業大学，
宇 輻射流体力学 ， 年 暻 日～ 日
． 森 正夗： 千葉大学，
計算物理学 ， 年 暻 日
＜学位論文＞
A 博士論文
複合コン ュ 形成 関 理論的研究
．
輻射輸送計算を用い 大質量星周 盤 分布 研究
B修士論文
１． 市川 知宏
銀河 遠赤外放射輸送 構築 星形成 小銀河 応用
． 成田 亮太
銀河団を用い ン音響振動検出 可能性
３． 和田 崇之
大質量星周 盤 電離構造
C学士論文
１． 石崎 規
初期宇 水素分子形成 初代星 誕生
． 井上 源基
銀河系中心 発見さ 衝撃波模型
３． 中村 繁幸
非一様密度場中 け 衝撃波 伝播過程 解析
． 木 洋
銀河衝突 数値実験 ン 形成過程 探究
． 柳沢 え
無衝突ボ ン方程式 自己重力系 数値計算
＜論文＞
A eeree Pa er
Y
Y
Y Y Y
Y Y
Y
Y
Y
Y
Y
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Y
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Y
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Y
BN - eeree Pa er
1. e ra M. 2008 C e l ti a D i i g S er a i e Blac le a Galactic B lge
Ma i g t e Gala y a Near y Gala ie 28 -28 .
2. ata e Y. e ra M. 2008 Bey t e iie T e ry E l ti Acti e Galactic N clei Dri e y
Star r t E e t Ma i g t e Gala y a Near y Gala ie 8 .
.Sait T. . K a . a t T. a a K. a e A. 2008 Ti al Di r ti Dar Matter al
Ar Pr t -gl lar Cl ter Ma i g t e Gala y a Near y Gala ie .
. a t T. 2008 Si lati C e l i g Gala ie a S er a i e Blac le Ma i g t e
Gala y a Near y Gala ie .
. e ra M. S a . S a T. Sat D. 2008 FI ST Pr ect F r ati a Fee ac t e Fir t
Star Fir t Star III 0 8 - 8 .
Star F r ati Fir t Star III 0 0- 2.
.Sat D. e ra M. S a . S a T. 2008 a iati e Tra er SP Si lati V Fee ac
P III Star F r ati Fir t Star III 0 - .
8.M ri M. e ra M. 2008 E l ti y a -α E itter y a - rea Gala ie a Elli tical
Gala ie A tr ical S ciety t e Paciic C ere ce Serie 288.
.Na a ra Y. aya i T. Ya a a T. Mat a Y. Ya a c i . K ai K. M ri t N. e ra M.
2008 arge Scale Str ct re y a -Al a A r er i t e SSA22 egi at = .1 A tr ical
S ciety t e Paciic C ere ce Serie 1 .
10. S i i I. e ra M. 2008 N el Pict re r y a -Al a E itter A tr ical S ciety t e
Paciic C ere ce Serie 12 .
11. Ya i a . e ra M. M ri M. Na a t T. 2008 E ca e Fracti I i i g P t r ig
-Pr t -Gala y A tr ical S ciety t e Paciic C ere ce Serie 0.
12. Naga i a M. a t T. 2008 C e ical A a ce Patter i t e cal D ar Gala ie i t e CDM
i er e A tr ical S ciety t e Paciic C ere ce Serie .
1 . a t T. 2008 Gala y F r ati Ne ri i A tr y 111.
1 . Ya a S. Na a t T. 2008 C iti r C C r le F r ati Mete ritic a
Pla etary Scie ce S le e t 1 .
1 . Mi ra . Ya a S. Na a t T. 2008 Frag e t-C lli i M el r C C r le F r ati
Si e ati Sec ary t Pri ary ar a Pla etary I tit te Scie ce C ere ce A tract
121 .
＜解説記事＞
１． 国際研究会 Y 報告
赤堀 卓也 花山 秀和，日本天文学会 天文暻報 年 暻号
＜研究会開催＞
１． 初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
世話人：梅村 之，大向 一行，須佐 元，森 正夗， 田 直紀
．
世話人：梅村 之，大向 一行
１． 梅村 之
日本天文学会秋季年会， 銀河 ッ ョン， 年 暻 日 岡山理科大学 岡山
＜国際会議発表 海外講演＞
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Y
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Y Y
Y Y
" "
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Y
Y
Y
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Y
Y
" "
Λ
Y
Y
＜国内講演＞
A招待講演
梅村 之
宇 最初 星
科研費特定領域研究 ン 線 読 解く太古 宇
第二回領域 ン ウ
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
梅村 之
次世代計算宇 物理学
第 回理論懇 ン ウ 理論天文学 将来
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
" "
梅村 之
宇 旅を 宇 大 さを知 う
竹園東小学校講演会 年 暻 日，竹園東小学校， く
銀河 形成 進化
研究会 プ 元素組成 統合的理解－宇 中 安定核物理－
年 暻 日～ 日，筑波大学， く
森 正夗
期待：銀河 形成
日本天文学会 年春季年会 特別 ッ ョン
年 暻 日，大阪府立大学 大阪
B一般講演
梅村 之
プ 計算宇 物理学 展開
第 回 計算科学 新 知 発見 統合 創出 ン ウ ― 計算科学―
年 暻 日～ 日，筑波大学計算科学研究 ンタ ， く
保田 誠司，中本 泰史
複合コン ュ 形成 衝突条件
地球惑星科学連合大会 年 暻 日～ 日，幕張 ッ ，千葉
保田 誠司，中本 泰史
複合コン ュ 形成 溶融 衝突条件
第 回コン ュ 研究会 実験 理論 融合
暻 日～ 日，東 大学，宮城
梅村 之
プ 計算宇 物理学 展開
先駆的科学計算 関 ～天文科学～
年 暻 日～ 日，九 大学情報基盤研究開発 ンタ ，福岡
森 正夗，
ン 涙
先駆的科学計算 関 ～天文科学～
年 暻 日～ 日，九 大学情報基盤研究開発 ンタ ，福岡
諏訪 多聞，梅村 之，須佐 元，他 プ チ
タ プ 第一世代天体形成 え 影響
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
長谷川 賢二，梅村 之，須佐 元，他 プ チ
初代星 紫外線 ッ い
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
森 正夗
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
清水 一紘，梅村 之
輝線天体 他波長観測天体 対応関係 い
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
矢島 秀伸，梅村 之，森 正夗，中本 泰史
ン ッ 電離光子脱出確率 赤外線的性質
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
斎藤 貴之，馬場 淳一，松井 秀典，小久保 英一郎，和田 桂一，牧野 淳一郎，
富阪 幸治， 坂 博， 田 直紀，岡本 崇
相互作用銀河 初期 遇時 け タ 星団形成
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
梅村 之
講演
初代星 銀河形成研究会
年， 暻 日～ 日，甲南大学，神戸
森 正夗
ン 涙，そ 昔
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
森 正夗 矢島 秀伸 梅村 之
原始銀河 進化 ン ッタ 関係
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
諏訪 多聞，梅村 之，須佐 元，他 プ チ
タ プ 第一世代天体形成 え 影響
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
赤堀 卓也， 川 耕司
衛星 探 衝突銀河団 非 衡電離 温度プ 状態
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
清水 一紘，梅村 之
α輝線天体 他波長観測天体 対応関係 い
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
矢島 秀伸，梅村 之，森 正夗，中本 泰史
ン ッ 赤外線的性
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
ッ 降着 噴出流 大局的 次元輻射磁気流体 ュ ョン
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
加藤 成昸，大須賀 健，梅村 之，嶺重 慎
磁気降着 盤 多波長偏波特性 そ 観測的検証 可能性
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
秋暻 千鶴，福江 純
輻射圧優勢 ッ 風 球対称定常解
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
香西 克紀，林野 紀，中村 暼希，森本 奈々，中村 江 ，堀江 光典，
山田 亨，松田 暼一，梅村 之
∼ 分光探査
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
森本 奈々，林 野 紀，中村 暼希，香西 克紀，中村 江 ，堀江 光典，
山田 亨，松田 暼一，梅村 之
∼ け 形成期銀河 変光探索
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
斎藤 貴之，小久保 英一郎，和田 桂一，牧野 淳一郎，富阪 幸治，
岡本 崇， 坂 博， 田 直紀
相互作用銀河 初期 遇時 け タ 星団形成
日本天文学会秋季年会 年 暻 日～ 日 岡山理科大学 岡山
保田 誠司，中本 泰史
複合コン ュ 形成 衝突条件 形状保持条件
日本惑星科学会 年 暻 ～ 日，九 大学，福岡
長谷川 賢二，梅村 之，須佐 元
第 回理論懇 ン ウ 理論天文学 将来
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
赤堀 卓也， 川 耕司
衝突銀河団 非 衡電離 温度プ 状態
第 回理論懇 ン ウ 理論天文学 将来
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
矢島 秀伸，梅村 之，森 正夗，中本 泰史
ン ッ 赤外線特性
第 回理論懇 ン ウ 理論天文学 将来
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
諏訪 多聞，梅村 之，須佐 元，他 プ チ
タ プ 第一世代天体形成 え 影響
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
加藤 成昸，大須賀 健，梅村 之，嶺重 慎
多波長偏波特性 輻射輸送計算 磁気流体降着 盤 検証
第 回理論懇 ン ウ 理論天文学 将来
年 暻 日～ 日，国立天文 ， 鷹
梅村 之
銀河 巨大 ッ 共進化：
研究会 巨大 ッ 天文学：最新 動向 課題
年 暻 日～ 日，京都大学基礎物理研究所，京都
岡本 崇
研究会 巨大 ッ 天文学：最新 動向 課題
年 暻 日～ 日，京都大学基礎物理研究所，京都
森 正夗，矢島 秀伸，梅村 之
ン ッタ 化学力学進化
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
岡本 崇
紫外背景放射 銀河形成 え 影響 定量的評価
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
斎藤 貴之，馬場 淳一，松井 秀典，小久保 英一郎，和田 桂一，牧野 淳一郎，
富阪 幸治， 坂 博， 田 直紀，岡本 崇
銀河 ュ ョン
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
赤堀 卓也， 川 耕司
衝突銀河団 け 非 衡電離 温度状態 数値実験
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
長谷川 賢二，梅村 之，須佐 元，他 プ チ
第一世代星紫外線 ッ 星質量依存性
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
矢島 秀伸，梅村 之，森 正夗
ン ッタ 光学的特性 宇 再電離 関係
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
木 洋 森 正夗
ン
日本天文学会春季年会 年 暻 日～ 日，大阪府立大学，大阪
大須賀 健，嶺重慎，森 正夗，加藤 成昸
II-1 計算物性分野
1. ン
教授 白石賢二
准教授 岡田晋
客員教授 押山淳
博士研究員 岩田潤一、高木祥光、村口正和
大学院生
2. 概要
計算物性 プ 本年度 大 く わけ 大 を中心 研究を推進 。第１
新 い計算手法 開発、第 ノ物質 ノ材料 機能 物性解明、及び、新奇 ノ
物質 ンを目指 ノサ ン 研究 あ 。
本報告書 計算物性研究室 行 い を上記 大 分類 、各々
い 年度 成果を報告 。
3. 研究成果
1 新しい計算手法の開発
1 超高速並列計算機PACS-CS 上での実空間密度汎関数法プログラムの開発とその応用
［国内会議 [1- ]］
密度汎関数法 基 く第一原理計算 物理 化学 、材料開発 現場 い 非常
重要 い 。本研究 次世代超並列計算機を暼効活用 、大規模 ノ
を扱え 実空間密度汎関数コ ＲＳＤＦＴ 開発を行う。コ 開発 行 、実際
原子を越え Ｓｉ量子 ッ 系 対 応用計算、計算科学者 連携 見直
びチュ ニン 、性能測定 、様々 角度 研究を進 い 。ま 通常 基底状態 対 応
用 留ま 、時間依存密度汎関数法 基 く電子励起状態、電子 対 大規模計算
応用 目指 、コ 開発 応用計算を進 い 。
2 ノ物質 ノ材料の機能 物性解明、及び新奇 ノ物質の ザイン
1 C 0 内包 ノチュー のエネル ー論 ［論文[8]］
や種々 ンを内包 ノチュ 、炭素 ッ 呼 、異 次元性を暼
炭素 ノ複合構造体 年 発見以降、 ノ 炭素物質科学 分野 注目を集 い
。特 、次元性 違い 誘起 電子構造 差異 起因 、種々 興味深い物性発現 予言、
報告 さ い 。例え 、 を内包 金属 ノチュ 、全炭素系 関わ 、
ン 電荷移動 生 事 々 示さ い 。
ここ 、直 大 ノチュ 着目 、そこ 内包 論を調 。特 、内
ま 全 ノチュ 対 、変形、非変形構造時 内包 利得
見積を行 。そ 結果、内包 利得 変形 ノチュ 方 常 大 く、チュ
、ほぼ あ 程度 図 。他方、非変形 ッ 、チュ 増加
伴い内包 減少 漸近 いく。こ 違い 、変形チュ を囲 構
造 、 Å 壁間距離領域を大 く暼 い 事 あ 、ま 、こ 近傍 構造 チ
ュ 増加 変化 い事 起因 い 。一方、非変形 、チュ 増加 うチュ
曲率 減少 、 近傍 局所構造 漸近 いく、故 、 上 吸着
。
次 、 ノチュ 中 内包さ 分子 長周期 構造変調 可能性を調 。ここ
、 ニッ 個 を含
ッ を 考 え 、 そ 安 定 構 造
探索を こ 。さ 、実験的 報
告 さ い 、 電 子 線 照 射 等
重合化 活性障壁 見積を
こ 。 先 、 倍 周 期 範 囲
長 周 期 構 造 変 調 存 在 得 い 事
を あ 。 わ 、 ノ チ ュ
中 い 等間隔 配置さ
い 的 最安定
あ 事 あ 。次 、内包
間 ]結合暼 形成
論 を 調 。 そ 結 果 、
重合化 活性障壁 程度 見
積 、 ッ 構造 い 、自
発 的 重 合 化 起 こ 得 、 電 子 線 、
熱 等 何 外 的 要 因 重 合 化 を
引 起こ い 事 示さ 。
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
Formation Energy
E (eV)
20
18
16
14
12
tube index n [(n,n) tubes]
１ ： Reaction energies per C60 in the
encapsulation reaction for the (12,12), (14,14),
(16,16), (18,18) and (20,20) armchair nanotubes
with circular (blue squares) and elliptical (red
circles) cross-sections.
2 ーポッ における電子状態変調 ［論文[ ]］
々 こ ま 、 ノチュ ンを挿入 こ 得 ッ い 、そ
電子物性 構成単 あ ン、 ノチュ 単純 足 合わ いこ を示 。
わ 、空隙 存在 電子状態を 、両者 電子構造 間 混成 生 、空隙 大 さ 依
存 電子構造 変調 生 。こ 事 、 あ チュ 固暼 物性 い 何 影
響を及ぼ い こ 予想さ 。そこ 、 々 、 を内包 チ ノチュ い
、そ 動 収縮 内包前後 変調を調 。そ 結果、 チュ 、 振動数
ニン 起こ こ あ 。こ 、内包 チュ 対 、そ 動
僅 ソ 化 こ 明 。こ 、 チュ 間 波動関数混成
、空隙領域 電荷分布 増加 、そ 結果 π 電子密度 暼効的 減少 こ 起
因 あ 。さ 、 螺旋度を暼 ノチュ 対 解析を行い、
そ チ 同様 、太いチュ 波数側、細いチュ 高波数側
事 あ 。こ 結果を元 、実験 測定 理論解析を行い、実験結果 対 理
論的解釈を え 。
シリコン表面に於けるエッ 状態 [論文[ ]]
型 端を持 ン ボン 特異 端局在状態、 わ ッ 状態 発現 知
い 。 ッ 状態 、波数空間 限 領域 い 、 坦 ン を伴う端局在性を示 、
そ 発現条件 解析的 示さ い 。ここ 、 ン け ッ 状態 、 コン表面 於
い 発現 事を密度汎関数理論 基 く計算 あ 。 わ 、 コン １１１ 表
面 い 、 ベ ~ 限 波数領域 い 坦 ン を形成 、そ 分
布 ン け ッ 状態 同様 、限 波数 い 表面 完全 局在 、そ 以外
波数空間 広 ふ まいを示 。解析計算 結果、こ 状態 ン ッ 状態 同様
電子 サ 間遷移 ン 表面局在状態 あ 事 あ 。
グラフ ンの端のエネル ー論 [論文[ ]]
、 等 炭素 ッ ワ 物質 端 対 論 こ ま ま く さ
い い。 、 や を 用い 際、そ 端 存在、さ 端
異種物質 複合界面 存在 本質 あ 。例え 、 コン等 半 体 対 、そ 表面 生
成 等 詳細 調 い 。そこ 、 々 炭素 ッ ワ 端 次元表面 生成
論
解 明 を 行 。
こ こ 、
ボ ン 対
、そ 端 生
成
計 算 を 行 。
そ 結果、清浄、
水 素 化 端 両 者
対 、 チ
型 呼
端 形 状 安
定 あ こ 明
。清浄端 生成 、 チ 、 あ
、 水 素 終 端 、 こ 著 く 減 少 、 チ
。清浄端 け チ 高い安定性 、端 け 配 サ 構造緩和
3.5 3.0 2.5 2.0 20 15 10 5 0 Width (Å) 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 20 15 10 5 0 Width (Å) (a) (b)
2 . 3 4 0 2 . 3 3 5 2 . 3 3 0 2 . 3 2 5 2 . 3 2 0 2 . 3 1 5 2 . 3 1 0
2 0 1 6 1 2 8 E (eV)
図 ： ボン け 端 生成 チ 端、
あ 。 わ 、端 配 サ 強く 化 、 重結合を形成 安定化 。
こ 対 、 端 そ う 構造緩和 い。水素化端 け 、 端 高い
生成 起源 、 端 い 本質 あ 、 ベ 発現 坦
ン 状態 あ 。ま 、 端 生成 比較的 ボン幅 依存 い
対 、 チ そ 明 ボン幅依存性を示 。こ 、 チ 端を持 ボン
い 、そ 幅 ３倍周期 、金属 ップ半 体 、 ップ半 体 電子状態 特
徴を反映 い 。 わ 、 炭素 ッ ワ け 端形成 い 、そ 電子状態 端安定
性 密接 関係 い 。
オー ック接触の新しい物理 ルの提案 [論文[1 ]、国際会議[2 0]、修士論文[2]]
金属 半導体 オープッェ接触作製 様々 デバイスや量子ホーャ効果等 物性実験
い せ い技術 ある 特 将来 LSI 導入 期待され いる金属ソース/チヤイン
作製 た 金属 シモコン 界面 ヂテスォーャ オープッェ接触を作る必要 あり こ
仕事関数 制御 技術的 難題 ある これま オープッェ接触 ショッダゥー障壁
高さを制御するこ よ 達成され いる
考えられ た し し ら これま
界面物理 知見 金属 半導体 界面
ネゟャプヤベャヌッンエ現象 起こるた
ショッダゥー障壁高さ 制御 困難 あるこ
を示し いる そ た 従来 オープッ
ェ接触 バンチダイアエメヘ ネゟャプヤベ
ャヌッンエ現象 矛盾を含ん いる 考え
られる
こ よう 観点 ら 本研究 実験 得ら
れるオープッェ接触 第一原理計算 考察し
た金属／半導体界面 ネゟャプヤベャヌッン
エ現象 双方 矛盾 い 新た オープッ
ェ接触 モデャ( ３)を提案した こ モデ
ャ ショッダゥー障壁 広い範 ゠ヅャウー領域 多数 陥ヤベャ 存在し り 電
子 こ 陥ヤベャを した共鳴ダンヅャ よる伝導 よ オープッェ接触 達成され い
る 考え いる さら 詳細 い 後 研究 本モデャ 真偽 含 検討し ゆく予定
ある
３：本研究 提案した新た オープッ
ェ接触 モデャ
M N S 型メ リーの電荷蓄積機構の研究 [国内会議[ ]]
型 電 荷 蓄 積 層 あ 絶 縁 膜 電 荷 蓄 積 機 構 を 第 一 原 理 計 算 検 討 。
型 界面をそ 構成要素 い 、界面付近 原子 相互拡散
う 動作 影響 を考察 こ 科学的そ 産業的 極 重要 。計算
結果、 絶縁膜 堅固さ 柔軟さ 電荷 ップ機構 密接 関係 こ を明 。具体的
、 膜中 酸素原子 混入さ 、 書 込 消去動作 基本 あ 電子及び 注
書 込 消去動作 混入 膜 構造 崩壊 可能性を示 い 。こ こ
、実用的 多く混入 い を実用的 使いこ 困難 伴うこ を示唆 、産業
上 重要 結果 あ 。こ 対 、 空孔 を暼 膜 対 書 込 消去を行
ン 効果 対応 空孔周辺 構造変化 生 、構造 大 く崩 こ 。
こ こ 、 空孔 キ を注入 方式 型 を作製 、 動作を多数回行
そ 特性 維持 こ を示 、理想的 型 実現 こ を示唆 い
。 、 を混入 い 膜中 空孔等 陥 数 十分 形成さ いこ 実験
的 示唆さ い こ を考慮 、最適 混入量 存在 こ を示唆 い 。
サフ イ 表面の第一原理計算 [博士論文[2]]
サ 表面を第一原理計算 行い、 ン性 共暼結合性 競合 サ 表面 大
構造緩和を起こ こ 分 。こう 大 構造緩和 キ ッ 表面 安定性やサ
表面 化学的 活性 あ こ 密接 関連 い こ を体系的 明 。
8 歪んだ Ge チ ネルのホールキ リ の起源 [博士論文[1]、論文[2 ]、国際会議[1 20]]
歪 チ 空孔 生 特 一軸性 圧縮歪 い 空孔 ベ 価電子帯
直上 出現 プタ準 こ を示 。こ 結果 、実験 観測さ い チ
キ 起源 示唆を え あ 。
バイオ物質におけるプロ ン親和性の再考 [国内会議[ 2] 修士論文[1]]
物質 け プ ン親和性 対 、統計力学 第一原理計算 考察を行 。そ 結
果、注目 部 外界 水溶液 繋 い 否 配置 ン 効果 大 く異 、
プ ン親和性 劇的 タ タ程度 変調さ こ を明 。本計算 第一原理計算
プ ン親和性を求 こ 難 さを如術 示 あ 。
4. 研究業績
＜論文＞
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招 待 論 文 " "
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＜講演＞ 国際会議
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国内会議
岩 田 潤 一 ，
，計算量子科学 ノ キ チ 構築，東京大学， 年 暻 日
