三者共通講義
暗黒物質研究の現状 ～暗黒物質の正体解明に向けて～
松本重貴 氏(IPMU)
宇宙の暗黒物質問題は、素粒子、原子核、宇宙物理の理論および実験の分野 全てに跨る重要な問題の一つである。 暗黒物質研究の主目的は、暗黒物質を直接ないし間接的に検出し その正体を解明する事にあるが、現在さまざまな実験がこの目的に向かい進行中であり、 近い将来においても多くの実験が計画されている。 講義前半では、これらの実験について紹介し、 現在の段階で暗黒物質について理解している事をまとめる。 講義後半では、暗黒物質実験から示唆される暗黒物質像（暗黒物質を含む新物理模型等）について、 最近の理論的発展も含め解説を行う。
素粒子パート
ゲージ理論と重力理論の双対性
吉田健太郎 氏（京都大学）
超弦理論における中心的な研究テーマの一つは、 ゲージ理論と重力(弦)理論の双対性である。 近年、この双対性に対する理解は大きく進展し、 QCD、物性物理などへの幅広い応用が議論されている。 本講義では、この双対性の一例であるAdS/CFT対応について解説する。 弦理論・超対称ゲージ理論における基礎的な事項を準備した後、 AdS/CFT対応における基本的な関係式について説明する。 時間に余裕があれば、関連する最近の研究から トピックをいくつか選んで紹介したい。
電弱対称性の破れとテラスケールの新物理学
兼村晋哉 氏（富山大学）
電弱対称性の自発的破れの物理（ヒッグス物理）は未検証であり多様な可能性を 秘めている。進行中のＬＨＣ実験や計画中の国際線形加速器でヒッグス物理が解明 されることが期待される。ヒッグスセクターは素粒子の質量起源を担うだけでなく、 その構造や性質はテラスケールの新物理学と密接な関係がある。本講義では、 標準模型における最少ヒッグス模型から始めて、拡張ヒッグスセクターの性質とさまざま な新物理模型との関係を議論し、ヒッグスセクターの理論的研究と実験による検証が 標準模型を超えた新物理学の決定につながることを示す。
厳密くりこみ群と場の理論の対称性
伊藤克美 氏（新潟大学）
厳密くりこみ群を用いて場の理論を取り扱う方法について解説する。 理論を定義するときに運動量切断を導入する。これが、理論の持つべき 対称性と相容れないことがしばしば起こり、この方法の大きな課題と なっている。手法の一般的な解説の後、対称性に関する話題を議論する。
原子核パート
密度汎関数法に基づいた原子核集団運動の微視的理論
吉田賢市 氏（新潟大学）
広い質量数領域にある原子核の静的及び動的性質を微視的に記述可能である とされる密度汎関数理論の基礎から始め、量子多体理論の復習を交えつつ、 いくつかの適用例を解説する。様々な対称性が自発的に破れることにより、 核子多体系にどのようなエキゾチックな相構造が現れるのかを理解すること を目指す。更に、理研RIBF等の不安定核ビーム実験で研究可能となる重い 中性子過剰核における集団運動の記述に、密度汎関数理論がどのように適用 されるのか、また、新しい集団運動の発現可能性及びその微視的メカニズム を解説する。
不安定核物理研究の最新の潮流
青井 考 氏（RCNP）
中性子数と陽子数がアンバランスな 不安定核の研究が進展し、殻構造の変容や中性子ハローなど、 従来の原子核の理解をくつがえす構造が次々に見出されました。これらの発見はこれまでに 見たことのなかった奇妙な原子核の姿を見たという驚きをもたらしただけでなく、原子核の 理解をより深く掘り下げる糸口となりました。この流れは、さらなる不安定核研究の推進を 刺激したと同時に、安定核研究をこれまでとは違った視点でより精密に見直すことの重要性を 知らしめました。こうした観点から、日本で行われている研究の二つのフロンティアである 理研RIBFでの不安定核構造研究と、阪大RCNPでの精密核研究について議論します。
極限状態の核物理：その歴史から何を学ぶか
松井哲男 氏（東京大学）
2010年11月、CERNでLHCを使った重イオン衝突実験が始まり、高 エネルギー原子核衝突を用いた物質の極限状態の研究はまた新しい時代 を迎えた。この研究の歴史は長く、その源流は1950年代以前の宇宙線に よる中間子多重発生の研究にまで遡り、素粒子・原子核物理学の深化や加 速器実験の進展とともに、研究の課題や目標は大きく変わってきた 。これ までの研究の歩みを振り返り、その歴史から何を学ぶか 、またそれを今後 の研究にどう役立てるか、これからの研究をになう若手の皆さんと 一 緒に 考えたいと思います。
高エネルギーパート
神岡地下からの重力波検出
宮川 治 氏（東京大学）
神岡鉱山地下に3kmの基線長を持つ大型低温重力波検出器の建設が始まろうとしている。 重力波は連星中性子星の合体や超新星爆発等の天体規模のイベントによって大きく発生し、 時空の歪みとなって地球まで届くが、Michelson干渉計を利用した重力波検出器は、 その時空の歪みを互いに数km離れた鏡間の距離の違いとして読み取る。 重力波が起こす微小な距離変化を正確に測定するためには、 干渉計を構成する鏡の間の距離をレーザーの波長の整数倍に止めておくような精密な制御が必要となる。 特に近年発達してきた、計算機を用いた干渉計の制御には目を見張るものがある。 本講義では重力波検出の基礎原理から、なぜ干渉計に制御が必要か、検出器に現れる雑音、 実際の重力波検出の可能性まで含めて実験的な側面からわかりやすく説明する。
宇宙ニュートリノ観測の今
石原安野 氏（千葉大学）
太陽系外宇宙ニュートリノの観測は難しい。これは1987年の超新星爆発からのニュートリノ観測以来、25年間一度もその観測が報告されていないことからもわかると思う。しかし、スーパーカミオカンデの約2万倍の容量を持つ立方キロ規模のニュートリノ検出器の完成とともに、今、その状況に転機が訪れようとしている。この講義では高・超高エネルギー領域でのニュートリノの生成機構モデルから、実験の最新結果までを紹介する。 特にギガトン南極氷河を検出器として使い、2011年までに南極での建設が終了したチェレンコフ光検出器IceCubeニュートリノ望遠鏡と2011年から本格的な建設が南極で開始されたARA（アラ、 Askaryan Radio Array)チェレンコフ電波望遠鏡を中心に、高エネルギー宇宙ニュートリノ観測実験の現状について考えていく。