東京科学大学 理学院 物理学系
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The superradiant phase transition (SRPT) is a second-order phase transition where a static electric or magnetic field is ordered spontaneously due to an ultrastrong interaction with matters in thermal equilibrium. Although the SRPT has not been observed since its first prediction in 1973, its magnonic (spin-wave) version was confirmed in a magnetic material ErFeO3 recent years [1-3]. In this seminar, we will present experimental results [1,3] and theoretical background [2] of this magnonic SRPT. In addition, thermal-equilibrium quantum squeezing obtained at the SRPT critical point [4] will also be presented. The quantum technologies like quantum computing have been developed basically based on non-equilibrium phenomena. Because quantum states in those phenomena are usually excited states in systems of interest, such states are easily destroyed due to a variety of decoherence phenomena. In contrast, the SRPT provides quantum squeezing in the most stable state of systems in thermal equilibrium, thus its squeezing is robust against decoherence, which might give us a foundation of decoherence-robust quantum technologies.

[1] X. Li, M. Bamba, N. Yuan, Q. Zhang, Y. Zhao, M. Xiang, K. Xu, Z. Jin, W. Ren, G. Ma, S. Cao, D. Turchinovich, and J. Kono, Observation of Dicke cooperativity in magnetic interactions. Science 361, 794–797 (2018).
[2] M. Bamba, X. Li, N. Marquez Peraca, and J. Kono, Magnonic superradiant phase transition. Communications Physics 5, 3 (2022).
[3] D. Kim, S. Dasgupta, X. Ma, J.-M. Park, H.-T. Wei, X. Li, L. Luo, J. Doumani, W. Yang, D. Cheng, R. H. J. Kim, H. O. Everitt, S. Kimura, H. Nojiri, J. Wang, S. Cao, M. Bamba, K. R. A. Hazzard, and J. Kono, Observation of the magnonic Dicke superradiant phase transition. Sci. Adv. 11, eadt1691 (2025).
[4] K. Hayashida, T. Makihara, N. Marquez Peraca, D. Fallas Padilla, H. Pu, J. Kono, and M. Bamba, Perfect intrinsic squeezing at the superradiant phase transition critical point. Sci. Rep. 13, 2526 (2023).

連絡教員：藤井　啓資（内線2136）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/12/431.pdf

マヨラナ準粒子を始めとする非自明なエッジ状態を有するトポロジカル超伝導は様々な非従来型超伝導体において実現されることが明らかになってきた。このエッジ状態の起源は、ハミルトニアンの有するトポロジカル不変量に帰することが知られている[1-2]。
講演では、トポロジカル超伝導の持つ顕著な性質である1)常伝導金属との接合における零電圧コンダクタンスピーク[3]、2)ジョセフソン電流[3]、3)常伝導金属中の準粒子状態密度がゼロエネルギーでピークを持つ奇周波数電子対による異常近接効果[2,4-5]を紹介する。

[1] Y. Tanaka, M. Sato, N. Nagaosa, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 011013, 2012.
[2] 超伝導接合の物理　田仲由喜夫著　名古屋大学出版会　2021年
[3] Y. Tanaka and S. Kashiwaya, Phys. Rev. Lett., 74, 3451, 1995; Phys. Rev. B 56, 892, 1997.
[4] Y. Tanaka and S. Kashiwaya, Phys. Rev. B, 70, 012507, 2004.
[5] Y. Tanaka S. Tamura and J. Cayao, Prog. Theor. Exp. Phys., 08C105 2024.

※「物理学特別講義（発展）第九」を履修する学生は本セミナーも聴講すること。

連絡教員　　打田　正輝（内線2756）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/12/430.pdf

ソフトマテリアルのナノ粒子（ミセルやベシクル）は、近年ドラッグデリバリーや生体親和性材料およびバイオ診断といった応用に向けて盛んに研究されている。これらの粒子は溶液中でのみナノスケールの構造体として存在し、その機能を発現するため、真空下の電子顕微鏡測定などではなく溶液中において粒径を決定することが重要である。この目的のために最も広く用いられている動的光散乱法では、溶液試料にレーザー光を照射し、その散乱光の強度のゆらぎを計測する。市販の動的光散乱装置では数nm～数百nmの粒径分布の推定が可能であるが、市販装置には以下のような問題点がある。

これらの問題を克服するために、当研究室では新たな動的光散乱装置の開発を行ない、これまで困難であった白濁した系や汚染物質を含む系、および多成分系溶液中での粒径分布計測に成功した。本講演では、動的光散乱法の測定原理を説明した上で、当研究室で開発した様々な動的光散乱装置および今後の研究展望について紹介する。

連絡教員：物理学系　西口　大貴（内線2447）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/11/429.pdf

1987年、近傍銀河である大マゼラン雲において一つの超新星が発見されました。この超新星が、それ以前に知られていた数多くの超新星と一線を画したのは、ニュートリノの同時検出が実現したことです。この観測により、重力崩壊型超新星におけるニュートリノの決定的な役割が裏づけられました。
　しかし、それから約40年を経た現在まで、新たな超新星ニュートリノの検出は報告されておらず、多くの未解明な問題が残されています。一方で、マルチメッセンジャー天文学の発展により、ニュートリノや重力波に代表される貴重なメッセンジャを再び捉える機会が広がりつつあります。
　本講演では、重力崩壊型超新星のマルチメッセンジャー現象を紹介します。まず、超新星ニュートリノの理論と観測をレビューし、銀河系内の超新星から得られる最新の展望を紹介します。続いて、より遠方の超新星から等方的かつ定常的に到来する「超新星背景ニュートリノ」について議論します。講演中、次の超新星ニュートリノ検出に向けて、宇宙理論、観測的天文学、そしてニュートリノ実験の各分野が連携することの重要性に触れ、マルチメッセンジャー時代における重力崩壊型超新星研究の展望を示します。

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/11/20251209-horiuchi.pdf

The neutron star binary GW170817 detected via gravitational waves and the neutron star observed by NICER provide astronomical constraints on the equation of state (EoS) of dense matter. More precise and diverse astronomical observations are expected to further strengthen constraints on the EoS of dense matter. This presentation will focus on gravitational-wave observations and comprehensively discuss related topics. It will also include a brief introduction to research utilising next-generation gravitational-wave detectors.

連絡教員：物理学系　関澤　一之（内線2463）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/11/428.pdf