【神奈川大学】「宇宙」と「ナノ」で未来を切り拓く 応用物理学科の世界
データサイエンスや分野横断型プログラムも取り入れた独自の学びに迫る
2023年4月の神奈川大学理工系学部改組で、すべての学科で学びを大幅に刷新。
新設された応用物理学科では「宇宙」と「ナノ」の2つを大きなテーマとして掲げている。
極大と極小の世界の謎に迫る研究アプローチは、意外にも似ているという。
この謎めいた学科の魅力について応用物理学科の清水雄輝教授に話を伺った。
聞き手・構成 河村卓朗（SINRO!編集長）
「宇宙」と「ナノ」の世界を学び
謎を解き明かす知識を身につける
―工学部応用物理学科の学びの内容について教えてください。
今回の神奈川大学理工系5学部の大規模な改組で工学部に新設された応用物理学科の大きなテーマは「宇宙」と「ナノ」です。
広大な宇宙はどのようなメカニズムで成り立っているのか、ナノスケールの世界で物質はどのような性質を持っているのか……「宇宙」、「ナノ」の謎を解き明かす手法は、意外にも似ている部分が多くあります。
これらを学び、身につけた知識は、今すぐ役立つというより、ちょっと先の未来に役立つものかもしれません。ただ、「宇宙」「ナノ」の謎に迫る過程で身につく研究や分析の技術は、将来企業での企画や研究開発、エンジニアとしてすぐに役立つものも多いと思います。
―応用物理学科は、データサイエンスの学びにも注力していますね。
3〜4年次の専門研究、卒業研究には、コンピュータを使ったシミュレーションやデータ解析の技術は欠かせません。情報学部はデータサイエンスそのものを研究するのに対し、応用物理学科では研究に必要な手段として、データサイエンスの技術を学ぶという考え方でいいと思います。
例えば、宇宙から降り注ぐ高エネルギー粒子を観測する研究では、目に見えない粒子を特定する際に人工知能（AI）などのデータ解析の技術が大いに役立っています。
―「ナノ」領域でもデータサイエンスは関係しますか？
例えば応用物理学分野の重要な学問領域である「量子力学」に関する研究。量子コンピュータや量子暗号化通信の技術は、データから価値を生み出すデータサイエンスの分野でも期待されており、その基礎となる量子力学を身につけられます。
―清水先生はどのような研究をされていますか？
私は目に見えないが質量のある、宇宙の「暗黒物質」と呼ばれるものの正体を探る研究をしています。先端的な観測装置や膨大なデータを解析するソフトウェアを開発して、宇宙の起源に迫る研究です。
本学に着任する前は、JAXA（宇宙航空研究開発機構）で研究員をしていて、国際宇宙ステーションの「きぼう」実験棟に設置した、宇宙からの粒子を観測する装置の開発に携わっていました。
現在もJAXAにある宇宙科学研究所の「大気球実験グループ」との共同研究が続いています。これは南極上空の高度37キロまで気球を打ち上げて、暗黒物質や反粒子を観測するプロジェクトです。
私の研究室に所属する学生なら、この研究に使う観測装置の開発に参加することができますよ。
清水教授が開発に携わった国際宇宙ステーションの「きぼう」実験棟に設置されていた観測装置のプロトタイプ（試作品）
―それは学生さんもモチベーションが上がりますね。一方、「ナノ」領域の注目研究はありますか？
「カーボンナノチューブ」を使った研究などが注目されていますね。これは炭素原子からできているナノスケールの筒状の物質で、電子デバイスなどさまざまな分野での応用が期待されています。
物質はサイズを小さくすると通常では予測できないふるまいをします。例えば、カーボンナノチューブの空洞内を水が超高速で流れる現象があり、これを海水淡水化技術に応用するための研究などが応用物理学科でも進められています。
「宇宙」に対して「ナノ」領域は、ナノ科学、電子デバイス、量子力学など、地に足がついた研究テーマが多いのが特長です。
機械工学科と協働で行う
「宇宙理工学プログラム」も
―工学部には分野横断型プログラムもあるようですね。
応用物理学科の学生は、2年次から機械工学科と協働で行う「宇宙理工学プログラム」を履修することができます。ここでは、宇宙の謎に迫る本学科の学びに加え、機械工学科の領域である熱力学や流体力学、ロケット工学などを学ぶことができます。
人工衛星の利活用や宇宙発電など、宇宙利用に興味がある人はこちらを履修するといいですね。
神奈川大学 工学部 応用物理学科の学び
―応用物理学科の特徴的な入試方式はありますか？
「宇宙理工学プログラム」で学びたい学生に特化した「AO入試」があります。ここで、宇宙開発について学びたい熱意を伝えることができれば2年次進級時に、「宇宙理工学プログラム」を優先的に履修することができます。
詳しい出願条件は、大学公式サイトのAO入試情報をご覧ください。
―最後に応用物理学科に興味がある高校生にメッセージを。
スマホに搭載された電子デバイス、電気自動車の車載部品、宇宙発電、人工衛星を使ったインターネット通信など、応用物理学科での学びが役立つ先端領域は数多くあります。
産業界からのニーズも高く、この分野を学んだ学生は、インフラ整備、測定機器メーカー、IT通信系企業など幅広い業界で技術者・研究者として活躍しています。
「宇宙」「ナノ」というテーマに興味がある人は、ぜひオープンキャンパスなどで本学科の学びに触れてみてください。学びから自分の強みを見つけて、得意なことを伸ばしてほしいです。
神奈川大学 工学部応用物理学科
清水 雄輝 教授
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