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原子核と素粒子

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令和元年度以前入学者 原子核と素粒子
教員名 鈴木俊夫
単位数    2 学年    4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 後期 履修区分 選択
授業の形態 課題研究による遠隔授業
授業概要 物質の基本的構成要素、基本的相互作用について学ぶ
授業のねらい・到達目標 原子核と素粒子の基礎の学習を通して、物質の基本的構成要素、基本的相互作用の性質を理解する。
自然界の４つの基本的相互作用の性質と特徴を論理的に説明できる。物質の基本的な構成要素から素粒子、原子核、元素がどのように構成されるか、またそのとき働く相互作用の役割を論理的に説明できる。弱相互作用の持つ対称性の破れとその帰結について納得可能な論理的な説明ができる。（A-3-4)

この科目は文理学部のDP3及びCP3に対応しています。
授業の方法 Blackboad上に資料を提示するので、それに基づいて学習すること。課題を出すので、解答を期日まで（特に指定のない場合は翌々週の講義の前まで）にファイルとして提出すること。ファイルの形式は任意だが、数式を記述する場合は写真によるjpgファイル（写メ）かスキャンしたpdfファイルが便利で望ましい。課題の解答例は、期日後に提供するので復習すること。また、Blackboard上の掲示板機能を通して「質問」と「議論」の機会を提供する。
Blackboard id: 20203413
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 長さ・エネルギー・密度のスケール、クォークとレプトン、４つの基本的相互作用（A-3-4)
【事前学習】ナノスケール系（原子系）の復習 （２時間）
【事後学習】フェムトスケールの復習 （２時間）
2 原子核の結合エネルギーと核力の性質（A-3-4)
【事前学習】原子の構造の復習 （２時間）
【事後学習】核力とクーロン力の違いの理解と復習 （２時間）
3 散乱と構造：原子核の形状因子と原子核の大きさ（A-3-4)
【事前学習】散乱理論の学習 （２時間）
【事後学習】フーリエ変換による形状因子の計算の練習 （２時間）
4 核力：パイ中間子交換力、テンソル力、OBEP（A-3-4)
【事前学習】パイ中間子の性質の学習 （２時間）
【事後学習】OPEPの性質、特徴の復習 （２時間）
5 原子核の構造：殻模型、スピン・軌道力と魔法数（A-3-4)
【事前学習】スピン・軌道力の学習 （２時間）
【事後学習】魔法数の計算法の復習 （２時間）
6 クォーク模型（１）：クォーク模型によるバリオンとメソンの多重項（A-3-4)
【事前学習】現存のバリオン、メソンの種類を調べる （２時間）
【事後学習】バリオン、メソンの多重項の理解と復習 （２時間）
7 クォーク模型（２）：質量公式、磁気モーメント、クォーコ二ウム（A-3-4)
【事前学習】主なバリオン、メソンの質量を調べる （２時間）
【事後学習】クォーク模型の有効性を認識する （２時間）
8 散乱と構造：構造関数、パートン模型（A-3-4)
【事前学習】電子-ミューオン散乱と電子―陽子散乱の違いの学習 （２時間）
【事後学習】高エネルギーでのクォークの振舞を理解する （２時間）
9 グル―オンと強い相互作用：量子色力学（A-3-4)
【事前学習】クォーク間相互作用の特徴を学習 （２時間）
【事後学習】クォークの閉じ込めの機構を理解、復習する （２時間）
10 弱い相互作用の現象論、β崩壊（A-3-4)
【事前学習】β崩壊の学習 （２時間）
【事後学習】パリティ非保存の復習 （２時間）
11 弱ボゾンと電弱統一理論（ワインバーグ・サラム理論）、標準模型（A-3-4)
【事前学習】４つの 基本的相互作用の学習 （２時間）
【事後学習】弱中性カレントの復習 （２時間）
12 星における元素合成と太陽ニュートリノ問題（A-3-4)
【事前学習】太陽系近傍の元素の組成率の学習 （２時間）
【事後学習】水素燃焼過程の復習 （２時間）
13 真空中のニュートリノ振動（A-3-4)
【事前学習】太陽ニュートリノ問題の復習 （２時間）
【事後学習】２種のニュートリノ間の振動の復習 （２時間）
14 物質中のニュートリノ振動（A-3-4)
【事前学習】共鳴振動の復習 （２時間）
【事後学習】物質中のニュートリノ振動の様々な例を調べる （２時間）
15 CP非保存（A-3-4)
【事前学習】K中間子の性質の学習 （２時間）
【事後学習】弱相互作用における対称性の破れの復習 （２時間）
その他
教科書 なし
参考書 授業中に指示する
成績評価の方法及び基準 授業参画度:課題への解答状況による評価(100%)
オフィスアワー 授業終了後

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