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 |
原子核物理学Ⅱ
原子核と陽子・中性子、クォークの物理
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| 設置学科 | 物理学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 柴田 利明 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M44B |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 原子核を構成する陽子と中性子、および中間子の性質と力学について、実験の現状を理解し、人に説明できるようになることが学修到達目標である。 強い相互作用をする粒子は総称してハドロンと呼ばれている。その中でも陽子と中間子の仲間はバリオンと呼ばれ、基本的にクォーク３個から構成されている。一方、中間子はクォークと反クォークから構成されている。現在では、物質粒子はクォーク、力を媒介する粒子はグルーオンとして、量子色力学で記述されている。これらについて学んで原子核の特性を人に説明できるようになることを目標とする。「実験の手法」も毎回取り上げる。 大学院生の立場から、常に高校の物理教科書を読んで、批判的にその内容を検討することが重要である。例えば、ここは微分方程式を使えば簡潔に説明できる、というような指摘をすることができる。この科目の内容に関して、高校の物理教科書を検討することも目標の１つである。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
対面授業を基本とする。状況により変更する可能性がある。授業では実験について数多く紹介する。練習問題、演習問題も多く扱う。演習に重心を置いて授業を行う。 ２単位の科目なので、授業時間を含めて全体で90時間になるように、計画を立てて、スケジュールを作って学修してください。 |
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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 |
力学、電磁気学、量子力学 |
授業計画
| 第1回 | 原子核とハドロン、強い相互作用 第１－１４回の授業で扱う練習問題、演習問題は、授業中に解説をしてフィードバックをする。 [事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
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| 第2回 | クォーク模型とパートン模型 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第3回 | クォークのフレーバー、バリオンと中間子 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第4回 | グル―オン、色電荷、漸近的自由、量子色力学(QCD) [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第5回 | 弾性散乱と形状因子 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第6回 | 深非弾性散乱、構造関数とパートン分布関数、EMC効果 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第7回 | 核子の構造、和則 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第8回 | 核子のスピン構造 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第9回 | ハドロンの実験手法：加速器・貯蔵リング・冷却・測定器・偏極標的 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第10回 | ハドロンの弱い相互作用：電弱相互作用の標準模型、パリティの破れ、CP対称性の破れ [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第11回 | クォーク、ハドロンの質量の起源 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第12回 | ストレンジ、チャーム、ボトムクォークを含むハドロンと原子核 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第13回 | 高エネルギー重イオン衝突におけるハドロンと原子核物理 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第14回 | 宇宙、天体における原子核物理 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
| 第15回 | 理解度確認試験 [事前・事後学習]授業の内容、参考書などの文献を検討して、理解し、人に説明できるようになる。（240分） |
その他
| 教科書 |
指定しない．
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
B. ポッフ他著、柴田利明訳 『素粒子・原子核物理入門 改訂新版 ISBN：978-4621061343』 SPRINGER UNIVERSITY TEXTBOOKS 丸善出版 2012年
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| 成績評価の方法 及び基準 |
演習問題のレポート、および理解度確認期間における試験によって成績評価をする。状況により変更する可能性がある。 |
| 質問への対応 | 授業の直後に質問を受け付けます。 |
| 研究室又は 連絡先 |
7号館742B号室 |
| オフィスアワー | |
| 学生への メッセージ |
強い相互作用は、湯川中間子論を起源として現在は量子色力学(QCD)として発展しています。弱い相互作用、電磁相互作用も実験と理論のよい一致が得られています。実験による原子核の理解の現状をこの科目で把握してもらいたい。 学修到達目標の項にも書いたように、大学院生の立場から、常に高校の物理教科書を読んで、批判的にその内容を検討することが重要である。この科目の内容に関して、高校の物理教科書を検討することが目標の１つである。 |