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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 理学部 物理学教室 物理科学課題研究P1 物理科学課題研究P1

物理科学課題研究P1 物理科学課題研究P1

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科目ナンバリング
  • U-SCI00 45200 GJ57
開講年度・開講期 2020・通年
単位数 12 単位
授業形態 卒業研究
配当学年 4回生以上
対象学生 学部生
使用言語 日本語
教員
  • 川合 光(理学研究科 教授)
  • 福間 将文(理学研究科 准教授)
  • 市川 温子(理学研究科 准教授)
授業の概要・目的  物質の究極的な構成要素である素粒子の性質やその起源を理解しようとする試みが素粒子物理学である。この課題研究では,ゼミを通して現代の素粒子物理学の「標準理論」がどのようなもので,如何に確立されていったか,さらにはその限界を学ぶ。後期の実習では,標準理論の検証ないし破れの探索,あるいは新しい検出器の開発など,実験テーマを自ら考え,計画,実行する。
到達目標 理論ゼミを通して場の理論、素粒子論の基礎を学ぶ。実験ゼミを通して、素粒子実験の基礎を学ぶと共に自然現象を科学的に考察する能力を養う。
授業計画と内容 理論ゼミ
 場の理論・素粒子論の基礎について,教科書および論文を輪講する。前期は主にSrednickiの教科書を読み,場の量子論に対する入門とする。後期からは,自発的対 称性の破れ,くり込み群,格子ゲージ理論等についての原論文を読みながら,素粒子論の基礎となる概念についてじっくりと考え,みにつけて もらいたいと思っている。時間がゆるせば,超対称性や超弦理論など,素粒子論の進んだ話題にもふれる。
(前期)
【Part 1. スカラー場】
第1回:特殊相対性理論の復習 [テキスト:1~2]
第2回~第4回:スカラー場の量子化 [テキ スト:3~13]
第5回~第6回:輻射補正 [テキスト:14~24]
第7回~第8回:対称性とくりこみ [テキス ト:25~32]
【Part 2. Dirac場】
第9~10回:Dirac場の量子化 [テキスト:33~42]
第11回~第12回:Dirac場の輻射補正 [テキスト:43~53]
【Part 3. ゲージ場】
第13~14回:ゲージ場の量子化 [テキ スト:54~70]
第15回:ゲージ場の輻射補正 [テキスト:71~74]

(後期)以下 のテーマについて、原論文を読みながら、考察・議論する。
第1~3回:対称性の自発的破れ
第4~6回:ヒグス機構と電弱相互作用
第7~9回:くりこみとくりこみ群
第10~12回:格子ゲージ理論とクォークの閉じ込め
第13~15回:大統一理論と超弦理論

実験ゼミ・実習
(前期)放射線検出器の一般知識を学び、検出器を実際に動かしてみる。
第1回~第4回 素粒子の性質を調べるための実験技術、特に放射線検出器についてゼミおよび実習で学ぶ。
第5回~第7回 短期で行える実験テーマについて調査、議論し、実際に実習する実験テーマを選ぶ。例えば、放射線検出器の自作などがありうる。
第8、9回 選択した実験テーマについてさらに詳しく調査し、準備を進める。
第10回~14回 選択した実験テーマの実験を実際に行う。
第15回 実験の結果をまとめ考察する。

(後期) 長期的な実験課題に取り組む。
第1~3回 実験テーマを考える。たとえば,ポジトロニウムの超微細構造の測定,ダブルベータ崩壊や対称性の破れを通した標準理論の破れの探索,重力の測定による余剰次元の探索、新しい検出器の開発などがテーマとして考えられる。
第4~7回 選んだ実験テーマについて、遂行するための情報収集、考察、準備を行う。
第8~12回 実験を行う。
第13、14回 実験データの解析、考察を行う。
第15回 実験結果について発表を行う。
履修要件 特になし
授業外学習(予習・復習)等 電磁気学、量子力学、特殊相対性理論の基本的な理解をしておくこと。
教科書
  • Quantum Field Theory, Mark Srednicki, (Cambridge University Press), ISBN:978-0521864497
関連URL
  • http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/gakubu/p1p2.html#P1