特別研究

科目名平成27年度以前入学者	特別研究
教員名	鈴木俊夫
単位数	6	学年	4	開講区分	文理学部
科目群	物理学科
学期	通年	履修区分	必修

授業概要	理論的研究手法を用いて物理学の専門分野の研究を体験する
授業のねらい・到達目標	自然界における物理現象の一つの専門分野の内容を学習し、理論的研究の一端を体験することによって、自然界の成り立ちを説明できるようになり、理論物理の研究を進めることができるようになる。この科目は文理学部（学士（理学））のディプロマポリシーDP4,DP6及びカリキュラムポリシーCP7,CP9に対応している。
授業の方法	原子核物理学、サブアトミック物理学、ニュートリノ物理学、星の進化・元素合成のテーマについて、文献の講読、理論の適用、物理現象の解析、シミュレーション計算技術の学習と実行などを行う。本授業の事前・事後学習は，各２時間の学習を目安とします。

授業計画
1	ミクロの世界：サブアトミック物理学 [事前学習] 「量子力学1」の復習 [事後学習] フェムトスケールの系と単位の復習
2	散乱理論（１）：ボルン近似 [事前学習]「量子力学２」の該当部分の復習 [事後学習] ラザフォード散乱の復習
3	散乱理論（２）：低エネルギー散乱、散乱長と有効距離 [事前学習]「量子力学２」の教科書の該当部分の学習 [事後学習] 核子-核子散乱の学習
4	散乱と構造（１）：形状因子 [事前学習] フェルミの黄金律、ボルン近似の復習 [事後学習] 形状因子を求める計算演習
5	散乱と構造（２）：原子核の大きさ [事前学習] フーリエ変換の復習 [事後学習] 原子核の密度分布の復習
6	基本的相互作用（１）：電磁相互作用 [事前学習] 古典電磁気学の復習 [事後学習] 電磁遷移の選択則の復習
7	基本的相互作用（２）：核力、OPEP [事前学習] パイ中間子の学習 [事後学習] OPEPの式の導出を行う
8	基本的相互作用（３）：強い相互作用ウォーク模型の学習 [事後学習] クォークの閉じ込めの機構の学習
9	核構造（１）：殻構造と殻模型 [事前学習] 調和振動子のエネルギー準位の復習 [事後学習] 魔法数を求める練習
10	核構造（２）：原子核のスピン応答 [事前学習] パウリスピンの復習 [事後学習] 磁気モーメントの学習
11	核構造（３）：中性子過剰核 [事前学習] 中性子の性質の学習 [事後学習] 観測されている中性子過剰核の範囲を調べる
12	基本的相互作用（４）：弱相互作用とベータ崩壊 [事前学習] ベータ崩壊の学習 [事後学習] フェルミの４点相互作用の復習
13	パリティ、CP対称性の破れ [事前学習] パリティ非保存の復習 [事後学習] K中間子の崩壊の学習
14	弱ボソン、弱中性カレント [事前学習] 電子－ニュートリノ散乱の学習 [事後学習] 弱ボゾンの質量を調べ、相互作用のレンジを求める
15	電弱統一理論（ワインバーグ・サラム理論） [事前学習] 電磁相互作用における局所ゲージ不変性の学習 [事後学習] 弱中性カレントの復習
16	素粒子の標準模型 [事前学習] クォークとレプトンの種類を調べる [事後学習] ベクトルボゾンの種類と性質の復習
17	ハドロンのクオーク模型 [事前学習] ハドロンの種類を調べる [事後学習] ８重項、10重項を求める演習
18	ニュートリノ [事前学習] ニュートリノの種類と性質を調べる [事後学習] ニュートリノの生生源とニュートリノのエネルギーを調べる
19	元素合成（１）：トンネル効果と核融合反応 [事前学習] 量子論的トンネル効果の復習 [事後学習] 核融合エネルギーのオーダーを調べる
20	元素合成（２）：pp-chain, CNO-cycle [事前学習] 太陽系近傍の元素の組成を調べる [事後学習] ヘリウム生成反応の復習を行う
21	太陽ニュートリノと太陽ニュートリノ問題 [事前学習] pp-chainとCNOサイクルで生成されるニュートリノを調べる [事後学習] ニュートリノ検出の実験について調べる
22	元素合成（３）：超新星爆発とr-過程 [事前学習] 星の進化の学習 [事後学習] r-過程の反応過程の学習
23	元素合成（４）：宇宙初期の軽元素合成 [事前学習] ビッグバンの学習 [事後学習] 7Li元素の過剰生成について学習する
24	ニュートリノ振動（１）：真空中の振動 [事前学習] ニュートリノ振動の証拠を調べる [事後学習] 太陽ニュートリノ問題に適用する
25	大気ニュートリノ [事前学習] パイ中間子、K中間子の崩壊過程の学習 [事後学習] ニュートリノ振動のパラメータの可能な範囲を調べる
26	ニュートリノ振動シミュレーション計算：プログラムの作成 [事前学習] フォートラン言語の学習 [事後学習] 連立微分方程式の解法の復習
27	ニュートリノ振動シミュレーション計算（２）：真空中の振動（２フレーバー・ニュートリノ） [事前学習] フォートラン言語の発展的学習 [事後学習] 結果を図示する練習
28	ニュートリノ振動（２）：物質中の振動（MSW共鳴） [事前学習] 共鳴振動の学習 [事後学習] 太陽ニュートリノ問題への応用
29	ニュートリノ振動シミュレーション計算（３）：３フレーバー・ニュートリノ [事前学習] 3×3 ユニタリー行列の学習 [事後学習] 既知のニュートリノパラメータの復習
30	卒業研究レポートの提出と内容について質疑応答することでフィードバックを行う [事前学習] 未知のニュートリノパラメータを調べる [事後学習] レポートの作成と発表の練習

その他
教科書	使用しない
参考書	使用しない
成績評価の方法及び基準	レポート(50%)、授業参画度(50%) 授業参画度は毎回の研究室での活動を，レポートは最終提出する特別研究レポートで評価します。
オフィスアワー	授業終了時