Research

面白くて重要な研究がしたいです。 何が面白くて何が重要かに絶対的な指標はないと思いますが、 私の中では「面白さ」とは「予想外な非自明さ」で、「重要」とは「学問への貢献」だと勝手に思っています。 今後も様々な研究者の方々との議論を通して理解を深め、科学の大きな二つの側面である現象の「説明」と「予言」に貢献したいです。

知りたいことの中で最も広い関心は「知ることとは何か」です。 したがって、物理学では「観測を通じて自然の情報をどのように引き出すか」という点に強い興味があります。 何が観測可能なのか、観測データから宇宙の何を知ることができるのか、そしてその背後にある物理をどのように理論的に記述するのか、という観点から研究しています。

これまで、重力理論の検証、レーザー干渉計型重力波検出器の開発、重力波データ解析など、理論・実験・解析にまたがる研究に取り組んできました。 現在は特に、量子科学と重力が交わる領域を理論的に研究するとともに、重力波観測を用いて重力・天体・宇宙の物理を探る研究を進めています。

量子科学と重力

量子系において、どのような情報が観測可能であり、その情報が相互作用や環境の影響を受けてどのように変化するのかは基本的な問題です。 量子測定・開放量子系・量子情報は、それぞれ異なる側面からこの問題を扱う量子科学の主要な理論的分野です。 私は、量子科学と重力が交わる領域にある理論的問題を研究しています。

量子測定と重力

重力は非常に弱い相互作用であるため、その観測には極めて高精度な測定が必要です。 測定精度が量子限界に近づくと、測定装置そのものを量子系として扱い、量子雑音や測定バックアクションを含めて測定過程を記述する必要があります。 このとき、重力と測定装置の相互作用からどこまで情報を取り出せるのか、何がその測定可能性を制限するのかが基本的な問題になります。

私は、重力現象の観測を量子測定として捉え、その測定可能性を理論的に研究しています。 レーザー干渉計型重力波検出器は、光と鏡からなる量子系を通じて重力波信号を読み出すという、この問題の代表的な具体例です。

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重力の量子性の検証

低エネルギーでは、一般相対性理論を摂動的に量子化した理論は有効場理論として整合的に扱えることが知られています。 一方、一般相対性理論は古典理論として精密に検証されてきたものの、重力場が実際に量子的に振る舞うことを示す直接的な実験的証拠は、低エネルギー領域においてもまだ得られていません。 さらに、「重力が量子的である」と観測的に示すために何を測ればよいのかも自明ではありません。

私は実在論的・操作論的観点から、古典的な重力と量子的な重力を観測的に識別するための条件や指標を研究しています。 特に、重力の量子性として何を示す必要があり、それをどのような測定によって検証できるのかという問題に取り組んでいます。

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重力の量子古典遷移

私たちが日常的に観測する巨視的な物理系は古典的に振る舞いますが、その背後にある基礎理論は量子論です。 量子系がどのように古典的な振る舞いを獲得するのかという量子古典遷移は、量子論の基礎に関わる重要な問題です。 宇宙論的にも、量子的な重力場から古典的な時空がどのように現れるのかという問題があります。

私は、重力を含む系を開放量子系として捉え、環境との相互作用によるデコヒーレンスを通じて、重力系の量子的情報がどのように失われ、古典的な記述が現れるのかを研究しています。 さらに、この古典化の過程が、重力の量子性を実験的に検証できる条件とどのように関係するのかにも関心があります。

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重力波による重力・天体・宇宙の研究

重力波には、波源となる天体の性質だけでなく、その生成過程、伝播してきた時空、重力を支配する理論など、様々な物理情報が含まれています。 したがって、重力波観測を通じて、重力や未知の物理、天体の形成・進化、宇宙の歴史を探ることができます。 私は、重力波観測からどのような物理情報を引き出すことができるのかという観点から、重力理論などの基礎物理、天体物理、宇宙論にまたがる研究を進めています。

重力理論の検証

一般相対性理論はこれまで様々な観測によって高い精度で検証されてきましたが、強重力場や宇宙論的距離スケールなど、未検証の領域が残されています。 重力波は強重力場で生成され、宇宙空間を長距離伝播した後に観測されるため、その生成・伝播・検出を通じて、従来とは異なる極限的な領域で重力理論を検証することができます。

私は、異なる重力理論が重力波にどのような観測可能な違いを生み、それを実際の観測からどこまで識別できるのかを研究しています。 理論の予言を観測可能量へ結びつけ、重力波データによって重力の性質を検証するための理論・解析手法を研究しています。

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天体物理

コンパクト連星合体などの天体起源の重力波には、波源となる天体の質量やスピン、軌道などの情報が含まれています。 しかし、観測された重力波から天体がどのように形成され、進化してきたのかを直接読み取れるとは限りません。 そのため、重力波イベントが持つ情報を天体の形成・進化の物理へ結びつけることが重要になります。

私は、重力波観測から天体の性質と形成・進化に関する情報をどこまで引き出せるのかを研究しています。 また、電磁波など他の観測と組み合わせることで、重力波だけでは得られない情報を引き出す方法にも関心があります。

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宇宙論

重力波観測は、宇宙の誕生と進化を探るための重要な手段でもあります。 例えば、コンパクト連星合体は重力波から距離を測定できる標準サイレンとして宇宙の膨張史の検証に利用できます。 また、初期宇宙で生成された背景重力波には、インフレーションやその後の宇宙進化に関する情報が残されている可能性があります。 さらに、高感度な重力波検出器は、暗黒物質をはじめとする宇宙を満たす未知の場を探索する精密測定装置としても利用できます。

私は、重力波やその検出器から得られる観測情報を宇宙論的な物理へ結びつけ、宇宙について何を知ることができるのかを研究しています。 特に、観測される信号からその背後にある宇宙論的情報を推定するための理論的手法に関心があります。

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このように、量子科学と重力が交わる領域にある問題と、重力波観測から重力・天体・宇宙の情報を引き出す問題を研究しています。いずれも「観測を通じて自然について何を知ることができるのか」という共通した問題につながっています。議論するのが好きだから研究をやっているだけの説があるくらいには議論が好きなので、議論したいことがあってもなくても誰でも気軽にContactよりご連絡ください。