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宇宙線研究所

私と科研費 若手研究者インタビューInterview

観測的宇宙論グループ 准教授 大内正己さん

CEO

可視光、赤外線、電波、様々な電磁波を用いて、遠方から届く電磁波で過去の宇宙の姿を観測しています。特に宇宙論的な手法を使って、一つ一つの天体ではなく大きな範囲の宇宙を、ビッグバンから時系列ごとに各時代を調べることによって、平均的な宇宙の姿がどのように変化してきたか、進化してきたかという宇宙の成り立ちを調べています。赤方偏移が0~10くらい、現在の宇宙年齢138億年のうちの134億年過去にまでさかのぼって観測研究をしています。宇宙の歴史のうち数%を除くすべての部分が私たちの観測対象になっています。
地球、太陽系、天の川銀河も宇宙の大規模構造の中にありますが、それらの天体がどのように形作られたかというのを知るのが一つの目標です。このような観測で130億年以上の過去(赤方偏移8−10くらい)の宇宙にさかのぼってみると銀河がすごく小さくて、現在の数十分の一の大きさになっているのが観測データから知ることができます。つまり、宇宙初期にあったほんの少しの密度ゆらぎからスタートして、重力的によって密度の高いところに物質が集まり、銀河や銀河団の種ができる、という標準的なΛCDMモデルのシナリオをサポートする結果も出ています。

標準的なモデルの大枠はいいのですが今問題になっているのは、初期宇宙の中で星がいつ、どのように形成されたのかです。そして、このような初期の天体がどのように現在の天体へと進化していったかです。ビッグバンの元素合成ではH、He、Li、Beという軽元素しかできなくて、その先の私たちの体を作っている重元素、例えばC、N、Oなどは星の中でしか作られません。重元素があると星を作りやすいが、初期の宇宙には重元素がありませんでした。ガスが集まらないと星はできず、冷やさないとガスは集まらず、冷やすのは放射冷却と考えられています。重元素がないと放射冷却がなかなか進みにくいです。重元素は複雑な原子でたくさんの電子遷移が許されるのでいろいろな電磁波を出せて冷えやすいのですが、HやHeのように単純だと遷移が少なく冷えにくいという問題があります。私たちの身近なものに例えると、冬の朝は放射冷却でよく冷えるのですが、冬の朝のようには冷えないから悩んでいるところです。とは言え、地球の場合は黒体放射なのでちょっと仕組みは違うのですが。

執行中の科研費 基盤(A)について

科研費は、装置といったハードの面と、研究員や旅費などのソフトの面の両者で役に立っています。
ハードの面では、すばるの広視野カメラ(HSC)に搭載する狭帯域フィルターを作っています。これを使うと遠方の宇宙にある特定の赤方偏移、つまり特定の時代の天体だけを見つけてくることができます。もっと詳しく言うと、天体が出すライマンα輝線、水素のバルマー系列のHα輝線といったものをとらえて、研究したい時代にある天体だけを抜き取ってくることができます。普通に望遠鏡で見ると、現在から過去まで全宇宙を見通せてしまうので、どの天体がどの時代にあるか分かりません。暗い天体は、遠くにある明るい天体なのか、近くにある暗い天体なのか見分けがつかないところが非常に難しいです。分光をして赤方偏移を測ればいいのですが観測時間がかかってしまい、過去の宇宙を広い範囲で調べて、平均的な特徴を引き出すのはなかなかうまくいきません。
狭帯域フィルターは、5酸化タンタルなどの屈折率が高い膜と2酸化ケイ素などの屈折率が低い膜を、成膜を磁場で制御しながら170層程度コーティングして、干渉の原理で必要のない波長の光はブロックして、特定の10nmくらいの狭い波長部分だけを80%くらいのピークの透過率で通し、しかも60cmくらいの基板に一様に作るという、すごく高い技術が要求されます。歩留まりが低いため、狭帯域フィルター1枚当たりのコストは数百~1千万円くらいになってしまいます。

ソフトの面では、ハワイやチリに観測に行ったり、海外の研究会に参加したり、論文の出版費にも科研費を使っています。私たちのグループは学生が多くて資金繰りが大変なので、学生さんにも自助努力で外部資金を取ってくるように指導しています。例えば天文学会の早川基金や天文学振興財団の研究助成などです。外部資金の獲得は、研究者になったら必要になることですので、学生さんにとっても、今から練習としてやっておくというメリットがあります。学生として研究室にいる間に、このような経験をしておけると、研究室の教員や先輩学生から助言やノウハウが得られるので、教育的にも有意義だと思います。

今、一番必要なものは何でしょうか?

買えるものなら、一番欲しいのは私自身の時間です。お金の方は学生さんの努力も借りながら、科研費と運営費でぎりぎり回しています。

科研費採択のコツ 重要なのはアイディアと申請書の書き方

分野によるとは思いますが、私自身が心がけているのは、科研費で新しい研究を始めるときに、それって面白いねと心の底から思える研究課題にしないとなかなか大変だと思います。そもそもアイディアが悪かったら、どんなに科研費の申請書類がうまく書かれていてもだめです。他の人が見たときに「そうか、その手があったか!」と、頭の中で稲妻がほとばしるようなものがないといけないと思います。
おそらく、審査委員にとっても、「この申請書類は分かりやすくて良く書けているけどあまり面白くない。それだったら、普通の書き方だけれどもこっちの研究の申請をやってもらいたいな。」となれば、あまり面白くない研究の申請を採択するのは難しくなってくると思います。これは審査委員にとっても、「これはエキサイティングだよね、ぼくもその結果を見てみたい」と思えるような研究課題でないと、決められた採択数の枠内で、その申請が採択されるのは難しいのだと思います。
重要な要素はひとつにはいいアイディア、これが根幹です。これが悪かったら無理、絶対必要です。そして、もう一つ重要なのは申請書類の書き方です。アイディアがよかったとしてもあまりにも稚拙な書き方だったら、「こんな人にこれだけのお金を与えても本当に研究を遂行できるのか?」と思われてしまいます。ですので、申請書類はある程度のレベルで書かれている必要がありますし、非常に分かりやすいものになっていれば、審査委員に好印象を与えることもできるでしょう。私が思うに、申請書の評価は、[アイディアの質]×[申請書の質]という掛け算に比例するのだと思います。[アイディアの質]か[申請書の質]のどちらかがゼロだったら、どんなにもう一方が良くても評価はゼロになると思います。

アイディアに関してはたくさん出すことですね。これをやったらいいかなと思いついたものをすぐに書くのではなく、まずはいろいろなアイディアを出して、周囲の様々な研究者と話して、相手がどう感じるかということも観察した上で、一番広く受け入れられそうなものを選んでくるプロセスがあるといいと思います。

また、申請書類の書き方に関しては、周囲の他の人に批評してもらうと良いのだと思います。同じことが審査委員によって行われるのだから、予めやっておいて問題点を潰しておこう、という考え方です。自分で書いたものの悪いところは自分では分かりません。だからたくさん批判してもらい、悪いところを見つけてもらうのです。そういう真摯な態度をもってスタートするべきだと思います。偏った私見も入るでしょうから、ひとりではなく何人かに、いいところだけではなく、むしろ悪いところを教えてほしいとお願いするのが重要でしょう。
批判を受けた末によくなることはたくさんあります。皆さんも経験されているかと思いますが、研究会で発表を行った時に、君の研究は素晴らしい、と言われても何も残らないですが、君の研究はここが矛盾しているじゃないか、ここはちゃんと調べてないだろう、といった批判を受けると、自身の間違いに気づいたり、今まで持っていなかった素晴らしいアイディアが生まれたりします。批判は貴重でありがたいものなので、周囲の研究者に進んでもらいに行く姿勢が必要です。

書き方について 師匠に受けた指導から学生の指導まで

実は、私の大学院時代の師匠にあたる岡村定矩先生が文章に厳しい方でした。岡村先生と当時助手をされていた嶋作一大先生が、忙しい中でもちゃんと指導してくださって、そして私が書いた文書はことごとく直されました。原稿を出すとコテンパンにされた記憶があります。当時は大変な思いをしましたが、このような指導の中で多くのことを学びました。
良くない文章でありがちなのは、最初にある議論をして、次に違う話をして、その次に元の議論に戻るというものです。同じ議論は一か所で行わないと、読者の頭がついていかないです。読者が途中でロジックがわからなくなり、前の部分に戻って読み直す必要が出てくるのではダメです。受験の時に読んだ小説などの現代文では、こういう文章が多々ありましたが、学術文章、特に科学文章ではご法度です。何も知らない人が、上からざっと読んですっと理解できない文章はダメだと思ってください。

最近、うちの修士学生のK君が、面白い計算をしていました。科研費ではないのですが、自分が学振に出したDC1のの申請書を審査委員一人がどれくらいの時間をかけて読むのだろうかと考えて、推測したのです。K君は、審査委員が審査に使える日数と審査する件数を見積もり、それを元にはじき出した数字が1通の申請書当り30分でした。さらにK君は推論を続けて、審査委員が審査結果を文章に書き出すことも考えると、実質書類を読んでくれるのは10分位ではないかと言っていました。仮に彼の推論が正しいとすると、審査委員が与えられた10分間で、分からない部分を前に戻って読むかどうかですよね。審査員に与えられた時間は短いことになりますから、パッと見て理解できないと、もう理解を諦められてしまっても文句は言えないのかもしれません。

申請書類の原稿を見て指導することもありますか?

はい、頼まれて若手研究者の申請書類も見ます。学生の皆さんはほとんど訓練していないので、修士の1年生の多くは、小学校の作文の延長で書かれている感じです。おかしな部分や足りない部分を学生に指摘してあげると、初めは訳も分からず直してきますが、その学生が博士課程に進学するころには、文章が見違えるようにうまくなります。そのように頑張ってきた博士課程1年生の学生が、後輩の修士1年生の書類を見るとおかしなところがたくさん目に入ってくるそうです。そして、2年前自分もこうだったなと思うそうです。周囲から受けた批判を、将来の自分にとって糧になると思って自分を鍛えていく学生さんはどんどん伸びていきますね。うちの学生、本当によく頑張っていますよ。そして、優秀な学生さんが研究室に来てくれることは本当にありがたく感じます。

今後の抱負

来年次の応募を考えていますが、すばるの狭帯域フィルターのような大型の出費はなさそうなので、研究のフェーズ的に、基盤(A)ではなさそうです。
宇宙線研究所のいいところは、やりたい研究を思いっきりできるところです。宇宙線というキーワードをもとに、最先端の最高の研究を目指す、という精神がある素晴らしい研究所ですので、その中で私たちも精一杯やっていくのが重要だと考えて、日々努力している次第です。私たちは、宇宙の歴史を知りたいという目標があって、有名な30m望遠鏡TMTだけでなく、すばる望遠鏡の次世代分光器PFSが2020年に試験観測が始まり、2020年代半ばにはNASAの広視野赤外線サーベイ望遠鏡(Wide Field Infrared Survey Telescope、WFIRST)という宇宙望遠鏡の打ち上げも計画されています。私たちが研究を進めるための起爆剤は目白押しです。このようにたくさんあるプロジェクトを有機的に組み合わせて、良いアイディアを出しながら、これまでにない新しい研究に持ち込めればと思っています。

           

科研費と私 過去

     
2017年インタビュー
チェレンコフ宇宙ガンマ線グループ 助教 大石理子さん、特任助教 齋藤隆之さん
2016年インタビュー
神岡宇宙素粒子研究施設 准教授 関谷洋之さん
2015年インタビュー
重力波推進室助教 山元一広さん(2017年2月より富山大学理学部物理学科准教授)

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