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原子核・プラズマ特論

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令和２年度入学者 原子核・プラズマ特論
教員名 鈴木俊夫・水野伸夫
単位数    2 課程     開講区分 文理学部
科目群 相関理化学専攻
学期 前期 履修区分 選択必修
授業の形態 課題研究による遠隔授業
授業概要 原子核とプラズマの基本的性質の理解
授業のねらい・到達目標 原子核の基本的な性質を概説し，その特徴，基本的相互作用との関係，量子多体系としての多様な振舞について解説する。また，プラズマの基本的性質や平衡と安定性，波動伝播について講述する。
授業の方法 前半に鈴木が原子核物理、後半に水野がプラズマ物理を担当する。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。
授業計画
1 原子核の大きさ：散乱と構造 (鈴木担当）
【事前学習】散乱問題の学習 （２時間）
【事後学習】形状因子の計算の練習 （２時間）
2 安定核の質量と結合エネルギー (鈴木担当）
【事前学習】原子系の結合について学習する （２時間）
【事後学習】核力とクーロン力の違いの理解 （２時間）
3 核力Ⅰ：OPEP (鈴木担当）
【事前学習】パイ中間子の性質を調べる （２時間）
【事後学習】テンソル力の復習 （２時間）
4 核力Ⅱ: ２π交換とOBEP (鈴木担当）
【事前学習】種々の中間子の性質を調べる （２時間）
【事後学習】非中心力の起源の復習 （２時間）
5 魔法数と殻模型 (鈴木担当）
【事前学習】調和振動子のエネルギー準位とスピン軌道力の学習 （２時間）
【事後学習】126の次の魔法数を求める （２時間）
6 星の核エネルギーと元素合成（鈴木担当）
【事前学習】トンネル効果の復習 （２時間）
【事後学習】水素燃焼の復習 （２時間）
7 太陽ニュートリノとニュートリノ振動（鈴木担当）
【事前学習】ニュートリノの種類と性質を調べる （２時間）
【事後学習】真空中のニュートリノ振動で太陽ニュートリノ問題が解決されるか調べる （２時間）
8 プラズマの基本的性質：デバイ遮へい，プラズマ振動 (水野担当）
【事前学習】マクスウェル方程式、流体力学の方程式の学習 （２時間）
【事後学習】デバイ遮へい、プラズマ振動の計算の復習 （２時間）
9 電磁場中の荷電粒子の運動：ドリフト（水野担当）
【事前学習】ローレンツ力と荷電粒子の運動方程式の学習 （２時間）
【事後学習】E×Bドリフト、gradBドリフト、分極ドリフトの計算の復習 （２時間）
10 電磁流体力学Ⅰ：プラズマの平衡（水野担当）
【事前学習】プラズマの基礎方程式の学習 （２時間）
【事後学習】MHD方程式の導出の復習 （２時間）
11 電磁流体力学Ⅱ：プラズマの安定性（水野担当）
【事前学習】MHD方程式の学習 （２時間）
【事後学習】フルート不安定性の計算の復習 （２時間）
12 プラズマ中の線形波動（水野担当）
【事前学習】波動の表示法と基礎事項（波数、振動数、位相速度等）の学習 （２時間）
【事後学習】電子プラズマ波、イオン音波、Alfven波の分散式の計算の復習 （２時間）
13 プラズマ中の非線形波動（水野担当）
【事前学習】１階、２階常微分方程式の学習 （２時間）
【事後学習】K-dV方程式の導出と解の計算の復習 （２時間）
14 核融合発電の原理 （水野担当）
【事前学習】代表的な核分裂反応と核融合反応の学習 （２時間）
【事後学習】レポート課題問題の学習 （２時間）
15 授業のまとめ
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 レポート:課題への解答状況による評価(100%)
オフィスアワー 授業終了時

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