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特別研究

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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
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

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