2022年 大学院理工学研究科 シラバス - 物理学専攻
設置情報
| 科目名 | 天体物理学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 岩本 弘一 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M32A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 超新星、中性子星、ブラックホールなどの高密度天体や、宇宙初期における高エネルギー現象の理解に必要な一般相対論、場の量子論の基本を理解し、もっとも簡単な計算例を習得する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
対面による講義またはゼミナール形式で実施する。 状況によって変更の可能性がある。 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
学部程度の特殊相対論および量子力学の知識を仮定する。 |
授業計画
| 第1回 | 特殊相対論とスピノール 特殊相対論の復習をし、とくにスピノールについて学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
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| 第2回 | リーマン幾何学 多様体、接空間、接続、リーマン計量、曲率について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第3回 | 重力場の方程式 アインシュタイン方程式、その変分原理による導出について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第4回 | シュバルツシルト時空 球対称、静的な真空解、シュバルツシルト解の導出と、その性質について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第5回 | 重力場中のテスト粒子の運動 シュバルツシルト時空中のテスト粒子の運動について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第6回 | 重力波 線形化されたアインシュタイン方程式に基づき、重力波の性質と放出について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第7回 | 膨張宇宙 相対論的宇宙モデル（フリードマンモデル）、宇宙パラメータとその観測について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第8回 | 一般相対論の正準形式 一般相対論の正準形式について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第9回 | 自由場の量子化 スカラー場、スピノール場、ベクトル場の正準量子化、それらの伝播関数について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第10回 | 相互作用する場の量子化 相互作用する場の伝播関数、S行列を摂動論により計算する方法を学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第11回 | 散乱断面積と崩壊率 散乱断面積、崩壊率の計算法、スカラー場の例について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第12回 | 量子電気力学（QED） QEDのファインマン則とtreeレベルの計算例について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第13回 | 標準模型（１） 標準模型の概要について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第14回 | 標準模型（２） treeレベルの計算例について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
| 第15回 | 標準模型（３） treeレベルの計算例について学ぶ。 【事前学習】参考書等の該当する箇所を読んでおく（120分）。 【事後学習】再度、参考書等の該当する箇所を読み、理解を深める（120分）。 |
その他
| 教科書 | |
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
Eric Poisson, A Relativist's Toolkit[978-0521537803], Cambridge University Press, 2004, 1 edition
M.E.Peskin, D.V.Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory[978-0367320560], Westview Press, 1995, 1 edition
佐藤勝彦 『相対性理論[978-4785322120]』 岩波基礎物理シリーズ 岩波書店 1996年 第1版
坂井典佑 『場の量子論[978-4785322120]』 裳華房フィジックスライブラリー 裳華房 2002年 第1版
内山龍雄 『一般相対性理論[978-4785323158]』 物理学選書 裳華房 1978年
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| 成績評価の方法 及び基準 |
授業の小課題（60％）、期末レポート（40％）で評価します。 |
| 質問への対応 | メールで質問してください。 |
| 研究室又は 連絡先 |
iwamoto.kouichi@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 12:30 ～ 13:00 8号館833F
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| 学生への メッセージ |
一般相対論、場の量子論のテキストを用いて、ゼミナール形式で行う予定です。テキストは相談して決めます。 |