1701物理及び化学

過去40年にわたって野辺山45m電波望遠鏡と野辺山ミリ波干渉計を使い、銀河系内の大質量星形成領域W49Aの分子雲衝突と大質量星形成の関係を研究してきました。野辺山ミリ波干渉計の観測から、W49Aの中心部にあるW49Nでは、分子雲どうしの衝突によって太陽の約10,000倍の質量をもつ不安定なガス塊が多数形成された結果、たくさんの大質量星が一気に形成されていることがわかりました。さらにアルマ望遠鏡によるこのガス塊のひとつW49N MCN-aの詳細な観測データからは、重たく、暖かく、厚みのある円盤を通して、重い星が周囲のガスをかき集めながら形成されていくようすが明らかになりました。

アルマ望遠鏡により、129億年前の銀河から窒素と酸素の電波を検出することに成功しました。アルマ望遠鏡を用いてうみへび座の方角にある銀河G09.83808を観測し、宇宙誕生9億年後に窒素や酸素が存在し、既に太陽系での存在比率の50-70%に達していると推定しました。

シュウィンガー模型と呼ばれる1次元量子系において、電荷が反対の粒子間に斥力が働く状況を、数値シミュレーションにより実現することに成功しました。これは量子計算機で用いられるアルゴリズム（量子アルゴリズム）の新たな応用であり、通常の方法では解析が困難だった初期宇宙の時間発展屋、有限密度領域における初期宇宙の相構造などの重要な問題の理解に貢献していくことが期待されます。

電子と正孔の結合状態である励起子が生み出す反強磁性型の励起子絶縁体を実験と理論の両面から新たに発見しました。スピン三重項の励起子が生み出す反強磁性励起子絶縁体の存在を明らかにしました。

セリウム・アンチモンが示す「悪魔の階段」の相転移において、多極子と呼ばれる局在スピン・軌道と強く相互作用する伝導電子が準粒子として振る舞う「多極子ポーラロン」を発見しました。「悪魔の階段」で発生する局在スピン・軌道配列の変調に合わせて、自在に相互作用の強さを変える「多極子ポーラロン」の特殊な振る舞いを明らかにしました。

初期宇宙のインフレーション膨張の際できた密度の凸凹は、凸部と凹部が高い精度で同量対称にできなければならないことを理論的に示した。密度ゆらぎ形成を場の量子論に基づいて解析した結果、凸部と凹部の分布が高い精度で対称でない限り、ゆらぎの振幅が観測から大きくズレてしまうことを見いだした。