2019年度 原子核物理学発展   Advanced Nuclear Physics

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開講元
物理学コース
担当教員名
中村 隆司  藤岡 宏之 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(H119A)  金3-4(H119A)  
クラス
-
科目コード
PHY.F437
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

現代原子核物理の基本と応用についての講義を行う。多岐に亘る原子核の現象から特に重要な内容を取り上げる。最先端の核物理の文献に関連するレポート課題やディスカッションを通じて理解させる。
原子核は強い相互作用による強相関自己束縛系という他にはない特徴をもった有限量子多体系である。原子核の物理を学ぶことで量子力学,量子場の理論の基本と応用を理解してもらう。さらに加速器を用いた最先端の核物理の実験やその手法を紹介し、最先端の核物理についての理解を深める。

到達目標

[到達目標] 量子物理学における自己束縛多体系として原子核に関する物理学について、基礎的事項を、最新の核物理分野(不安定核、ハイパー核など)で得られた成果を材料にして理解し、さらに宇宙物理や物性物理など周辺分野への応用を学ぶとともに、今後の研究への展望を開く。
[テーマ] 原子核の量子論的ダイナミクス、原子核の構造および反応、強い相互作用に関する理論と実験の概要および最先端の成果を修得する。

キーワード

原子核, 強い相互作用, 核力, 自己束縛系, 量子多体系, 核構造, 核反応, 加速器実験, 不安定核, 元素合成,ハイパー核,ストレンジネス

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- -

授業の進め方

中村が中性子と陽子の自由度による核物理、特に不安定核の物理、宇宙核物理への応用について講義を行う。藤岡がハイペロンを含む原子核(ハイパー核)などの広義の原子核の物理を講義する。講義は原則英語で行い、配布物を活用しつつスライドを主として用いる。補助的に黒板を用いて要点を説明する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 原子核の概観 どうして原子核では中性子数と陽子数が同数であるときより安定になるのか。原子核はどれだけ中性子過剰になれるのか
第2回 不安定核ビームの生成法(原子核反応概観) どのようにして不安定核が生成されるのか。原子核反応の特徴を理解する
第3回 中性子ハロー(弱束縛核の物理) 原子核のサイズはどこまで大きくなれるのか。
第4回 ハロー核のクーロン分解 (最先端の核物理1) ハローの微視的構造をどうやって実験的に探るのか
第5回 原子核の殻構造進化 原子核の殻模型を理解する 原子核の魔法数は普遍的なのか
第6回 中性子星と中性子スキン核(最先端の核物理2) 核物質(核子無限系)はどのようにふるまうのか。 地上の実験でどのようにして中性子星を調べるのか
第7回 元素合成と宇宙核物理学 宇宙では、どのようにして元素が合成されてきたのか。
第8回 ハイパー核物理の基礎 平均場的な核模型を理解する
第9回 Λハイパー核の生成 I 中間子ビームを用いたΛハイパー核の生成手法を理解する
第10回 Λハイパー核の生成 II 電子ビームを用いたΛハイパー核の生成手法を理解する
第11回 Λハイパー核の構造 Λハイパー核の構造とハイペロン核子間相互作用を理解する
第12回 Λハイパー核の崩壊 Λハイパー核の崩壊機構を理解する
第13回 Σハイパー核とΞハイパー核 Σハイパー核とΞハイパー核の研究に触れる
第14回 ダブルΛハイパー核 ダブルΛハイパー核の研究に触れる
第15回 核物理の今後と展開 核物理で問題となっていることを理解し、今後の展開を議論する

教科書

不安定核の物理 中村隆司著 共立出版

参考書、講義資料等

講義の際、あるいはOCWを通じて配布する。

成績評価の基準及び方法

試験、および講義で示される課題に対するレポートによって評価する

関連する科目

  • PHY.F430 : ハドロン物理学
  • PHY.F436 : 素粒子物理学発展
  • PHY.F350 : 原子核物理学
  • PHY.F351 : 素粒子物理学
  • PHY.Q438 : 多体系の量子力学
  • PHY.Q208 : 量子力学II
  • PHY.Q311 : 量子力学III
  • PHY.Q331 : 相対論的量子力学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

基礎的な量子力学の講義を履修していること

その他

日程については別途確認すること。最初の講義で中村、藤岡の講義の順番(スケジュール)を示す。

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