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原子核・プラズマ特論

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令和３年度以降入学者 原子核・プラズマ特論
教員名 鈴木俊夫
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
授業形態 対面授業
授業の形態 対面授業、Canvas LMS 併用
LMS ID
授業概要 原子核の基本的性質の理解, 元素合成、ニュートリノ物理学の学習
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について概要を簡潔に解説する。さらに、元素合成、ニュートリノの性質について講述する。
原子核とプラズマの基本的な性質を自然界の基本的相互作用が果たす役割の理解をもとに習得できる。また自然界に存在する様々な元素の生成メカニズムを学ぶことができる。一方、未知の事柄がまだ存在することも学ぶ。
授業の形式 講義
授業の方法 対面授業（講義）を基本とするが、Canvas LMS による資料の提供、課題の提出も併用する。フィードバックは授業中に適宜行う。
履修条件 なし
授業計画
1 Introduction：自然界の長さ、エネルギーのスケール、物質の基本構成要素、基本的相互作用
【事前学習】不確定性原理の学習 （2時間）
【事後学習】原子核の大きさ、エネルギーのスケールの復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 物質の諸形態：原子の電離とプラズマ状態、プラズマの基本的性質
【事前学習】水素原子の準位の学習 （2時間）
【事後学習】Sahaの平衡式、デバイ遮へいの復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 原子核の大きさ：散乱と構造
【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）
【授業形態】対面授業
4 安定核の質量と結合エネルギー 、不安定核のベータ崩壊
【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）
【授業形態】対面授業
5 核力Ⅰ：OPEP
【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）
【授業形態】対面授業
6 核力Ⅱ: ２π交換とOBEP、斥力芯
【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）
【授業形態】対面授業
7 魔法数と殻模型
【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）
【授業形態】対面授業
8 独立粒子模型と中心場理論：ハートリー近似
【事前学習】多体系の量子力学の復習 （2時間）
【事後学習】ハートリー・フォック近似への拡張 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 原子核、プラズマの集団運動：巨大共鳴、プラズマ振動
【事前学習】多重極展開の学習 （2時間）
【事後学習】原子核の巨大共鳴の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 宇宙初期の元素合成、水素の再結合と宇宙の晴れ上がり
【事前学習】トンネル効果の復習 （2時間）
【事後学習】リチウム問題の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
11 星の核エネルギーと元素合成：水素燃焼
【事前学習】宇宙初期の元素合成の復習 （2時間）
【事後学習】CNOサイクルの復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 星における元素合成
【事前学習】水素燃焼の復習 （2時間）
【事後学習】炭素の合成、r－過程の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 太陽ニュートリノとニュートリノ振動
【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）
【授業形態】対面授業
14 物質中のニュートリノ振動
【事前学習】荷電交換ニュートリノ反応の学習 （2時間）
【事後学習】MSW振動の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 授業のまとめと解説
【事前学習】これまでの学習内容の復習 （2時間）
【事後学習】習得内容の整理 （2時間）
【授業形態】対面授業
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:課題への解答の評価(100%)
対面授業に参加できない場合も、成績評価の方法は同じ。
オフィスアワー 授業終了時、または LMS上の掲示板機能を通して「質問」と「議論」の機会を提供する

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