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物理学科は、英国オックスフォードにあるオックスフォード大学の数理・物理・生命科学部門に属する学術部門です。
この学科は、クラレンドン研究所、デニス・ウィルキンソンビル、ドブソンスクエア、ビークロフトビルなど、複数の建物と下部組織から構成されています。[ 1 ]これらの施設はそれぞれ、原子物理学、レーザー物理学、天体物理学、理論物理学など、物理学のさまざまな分野の研究に貢献しています。物理学部門は、学科設立以来、この科学分野に科学的な貢献をしてきました。[ 2 ]
クラレンドン研究所は1872年にオックスフォード大学に建設されました。この建物は初代クラレンドン伯爵エドワード・ハイドにちなんで名付けられ、イングランドで建設された最古の物理学研究所となっています。クラレンドン棟は、ロバート・ベラミー・クリフトンというイギリスの科学者によって設計され、研究目的だけでなく、学部生が試験の準備をするためのスペースとして研究所が作られました。[ 1 ] 1908年、サー・トーマス・グラハム・ジャクソンという建築家がタウンゼント棟を設計し、これは後にクラレンドン研究所の一部となりました。この建設の目的は、クラレンドン棟を研究所および教育スペースとしての役割を拡大することでした。タウンゼント棟の建築様式は、赤橙色のレンガ造りで、石造りの階段と廊下が特徴です。[ 2 ]
タウンゼント・ビルディングの建築は、サー・トーマス・グラハム・ジャクソンによって設計されました。彼がこの建物に用いた様式は、装飾芸術や視覚芸術における西洋文化運動からインスピレーションを得た新古典主義様式です。ジャクソンは、デザインを最小限に抑えるつもりだったため、タウンゼント・ビルディングにゴシック様式の建築を取り入れることを拒否しました。彼の建築様式の選択は、オックスフォードの漸進主義運動に対する彼自身の共感に影響を受けたものです。[ 2 ]
タウンゼント棟では、広々とした講義室の一部が小さな実験室スペースに置き換えられるなど、内部にいくつかの変更が加えられました。2階建てだった中央の講義室は現在、2つの1階建てのフロアに分割され、「実験フォトニクス研究所」となっています。タウンゼント棟内で変更されていない構造物としては、エントランスホールと壮大な二重階段があります。これらの歴史的建造物の内部構造に対するこれらの大幅な変更により、原子・レーザー物理学と凝縮系物理学の各部門が、リンデマン棟、タウンゼント棟、サイモン棟全体で接続されるようになりました。[ 2 ]
リンデマンビルの後の建設は、基本的なデザインを示すことを意図していた。リンデマンビルの簡素さは、長方形の塔を囲む2つの対称的な翼を持つ正面立面に表れている。建物の色はタウンゼントビルと比較して独特であったが、地味で親しみにくい外観を呈していた。リンデマンビルとタウンゼントビルの物理的な接続は、両建物の正面立面にあるマーティン・ウッド講堂を介して行われた。これら2つの建物の接続には暗色のガラスパネルが使用されており、それぞれの建物の対照的な色によって、分離がはっきりと見えるようになっている。[ 2 ]
1919年、フレデリック・リンデマンという名のイギリス人物理学者が実験哲学の教授兼クラレンドン研究所所長に就任した。彼は低温物理学の専門知識で研究所の知名度を高め、オックスフォード大学における科学の地位向上に貢献した。[ 1 ]リンデマンが研究所の知名度向上に成功したことで、1939年には電気研究所の北側にクラレンドン研究所の新棟が開設された。[ 3 ]
デニス・ウィルキンソン・ビルディングは、物理学科のバンベリー・ロード沿いにある別の施設で、1960年代にデニス・ウィルキンソンを記念して建設されました。この建物は、天体物理学と素粒子物理学の研究に重点を置いています。この施設は元々「原子核物理学科」および「原子核物理学研究所」として知られていました。[ 4 ]ウィルキンソン・ビルディングの独特な建築は、ヴァン・デ・グラフ起電機を収容するために設計された大きな扇形の超構造物として現れます。
ビークロフトビルは物理学科の新しい建物で、 2018年にホーキンス・ブラウン建築事務所によって設計されました。パークスロード沿いのクラレンドン研究所の真向かいに位置しています。物理学科のこの部分は、5,000万ポンドのプロジェクトの資金提供に貢献したエイドリアン・ビークロフトにちなんで名付けられました。この施設が重点を置く物理学のサブタイプには、理論物理学と実験物理学が含まれます。この建物は、理論物理学と実験物理学を研究する研究者を結びつけ、管理された条件下で共同研究ができるように建設されました。[ 5 ]この建物の建築は、ブロンズ、ガラス、拡張銅メッシュの挿入パネルと、耐候性ブロンズのフィンのグリッドを組み合わせたものです。建物の物理的な構造は、オックスフォード中心部の建物の高さが18メートルを超えないようにする「カーファックス高さ」ポリシーに対応するために、地下16メートルに建設されました。16メートルの地下は、振動遮断を必要とする特定の実験室のためにも設計されました。[ 6 ]
原子物理学は、原子の構造と原子が持つエネルギー状態を研究する学問です。これらの特性により、原子は電場または磁場を介して他の原子と相互作用する能力を持ちます。原子物理学で扱う概念には、原子構造、外部場における原子、光と原子の相互作用、原子衝突などがあります。[ 7 ]
天体物理学は、物理学と宇宙の関係、そして星、惑星、銀河の研究に焦点を当てた物理学の一分野です。この分野の研究は、デニス・ウィルキンソン・ビルディングで行われています。1700年代には、トーマス・ホーンズビーとして知られる天文学者がオックスフォードで研究を行い、1763年にサヴィリアン天文学教授になりました。1793年には、トーマス・ホーンズビーがオックスフォードに最初の天文台を建設するための資金を提供しました。 [ 3 ]
理論物理学は、その主題の背後にある理論と、さまざまな仮説を記述および予測するために使用される数学モデルの応用に関連しています。この物理学のサブタイプは、対照的な実験物理学と密接に関連しています。これら2つのサブタイプは両方ともビークロフトビルで研究されています。[ 5 ]
素粒子物理学は主に素粒子の相互作用と性質に焦点を当てています。このタイプの物理学は原子分析という同じ概念を共有しているため、原子物理学と密接に関連しています。天体物理学とともに、このサブジャンルはオックスフォードのデニス・ウィルキンソンビルでも研究されています。[ 7 ]
大気物理学は、地球の大気と気象の関係を研究する学問です。この物理学の分野は、特に大気の中層と上層、およびその特徴に焦点を当てています。この物理学のサブタイプは、気象学や気候学などの他の研究と関連しています。オックスフォード大学におけるこの分野の研究は、1920年に気象学の講師であるGMB Dobsonがクラレンドン研究所の一員となったことから始まりました。[ 8 ]
オックスフォードで研究を行った科学者たちは、技術開発や医療分野への応用など、科学に貢献してきた。[ 9 ]
エドモンド・ハレーは、星に関する発見をした若い天文学者でした。この若い天文学者は、星の観測を行い、星表を拡張するために、セントヘレナ島に航海しました。エドモンドは、南半球で望遠鏡を使って星を観測した最初の人物となり、1690年代にはケンタウルス座の星団を発見しました。[ 3 ]ハレーは、地磁気と卓越風の最初の地図を作成することで研究をさらに発展させました。これは、最初の気象図としても知られています。ロバート・フックと協力して、両科学者は惑星の軌道の問題を解決しようとし、アイザック・ニュートンと理論について議論しました。1704年、エドモンド・ハレーはオックスフォード大学のサヴィリアン幾何学教授となり、その後、複数の彗星が同一であるという彼の理論を説明する「彗星の天文学の概要」を出版しました。ハレーが後年に行ったその他の発見には、金星が太陽面を通過する様子を観測することによって決定された、地球から太陽までの距離の計算が含まれる。[ 10 ]
天文学者ジェームズ・ブラッドリーは1711年にオックスフォード大学に入学しました。ブラッドリーは1721年から1742年までオックスフォード大学のサヴィリアン天文学教授を務めました。オックスフォード大学在学中の彼の功績には、恒星光行差（地球の公転速度によって引き起こされる天体の見かけ上の動き）の観測があり、この観測によって光速の値を2.95 × 10⁸ m/sと決定しました。ブラッドリーのその他の功績には、月の引力による地球の自転軸の揺れによって明らかになる赤緯の年間変化の発見があります。[ 3 ]
アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルは、オックスフォード大学で天体物理学を専攻した。ハッブルはオックスフォード大学で3年間哲学を学び、法学の学士号を取得した。天体物理学分野への彼の貢献には、宇宙膨張の証明や、さまざまな種類の銀河を分類するための分類システムの考案などがある。[ 11 ]天の川銀河の外側にある無数の銀河の発見は、私たちが住む宇宙に対する認識を根本的に変えた。1990年には、ハッブル宇宙望遠鏡として知られる望遠鏡が地球の低軌道に打ち上げられ、これはエドウィン・ハッブルにちなんで名付けられた。[ 12 ]
イギリスの天文学者サー・マーティン・ライルは1930年代にオックスフォード大学で学んだ。物理学界への彼の貢献には、革新的な電波望遠鏡システムの開発が含まれる。ライルは、当時存在していた宇宙で最も遠い銀河の観測などの発見をした。第二次世界大戦中、ライルは電気通信研究所で働きながらレーダー装置を設計した。サー・マーティン・ライルは、アントニー・ヒューイッシュという別のイギリスの天体物理学者と共同で、パルサーの発見により1974年にノーベル物理学賞を共同受賞した。[ 13 ]
物理学者エルヴィン・シュレーディンガーは、 1933年に物理学のノーベル賞を受賞しました。シュレーディンガーはオーストリアで生まれ育ち、オックスフォード大学に3年間通いました。この理論物理学者は、原子の電子が波動関数としてどのように運動するかを記述するために使用される重要な波動方程式を考案しました。[ 14 ]
理論物理学者スティーブン・ホーキングは、理論物理学に数々の貢献をした。イギリス生まれのホーキングはオックスフォードで育ち、オックスフォード大学で学部生となった。科学者としての彼の貢献には、ブラックホールの背後にある理論やタイムトラベルの概念を説明する能力が含まれる。[ 15 ]ホーキングはまた、ブラックホールから放出される電磁波であるホーキング放射の発見もした。ホーキングのその他の貢献には、ロジャー・ペンローズとの重力特異点の定理に関する共同研究が含まれる。[ 16 ]
1900 年代、フレデリック・リンデマン教授と彼の父は、星や彗星からの光を検出できる高感度光電セルを開発した。リンデマンの他の貢献は数学にも及び、素数の理論に貢献した。数年後、リンデマンはドイツから科学者を招き、クラレンドン研究所で低温物理学の概念をより重要なものにした。リンデマンが行った研究には、液体ヘリウムとその熱特性の研究、超伝導体の研究などがあった。[ 3 ]リンデマンの物理学への貢献は、原子爆弾やレーダー計画に実験技術を応用することで、戦争における役割につながった。[ 1 ]
クラレンドン研究所で研究に貢献したもう一人の科学者は、セシウムの核磁気スピンを決定する最初の実験を行ったデレク・ジャクソンです。クラレンドンの他の研究者には、ドップラー効果を応用して原子ビームを利用する方法を発見したハインリッヒ・クーンがいます。[ 3 ]
1945年、科学者のジェームズ・グリフィスはマイクロ波分光法の概念を通して強磁性共鳴を発見した。[ 3 ]
オックスフォード大学物理学科の歴史を通して、18世紀以降、様々な研究者によって物理学に重要な貢献がなされてきました。そうした科学者の中には、以下のような人物がいます。
2018年現在研究者には以下の方々が含まれます。
北緯51度45分36秒、西経1度15分23秒/北緯51.75997度、西経1.2565度/北緯51.75997度、西経1.2565度