コンテンツに飛ぶ | ナビゲーションに飛ぶ

  • 日本語
  • English
 
現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 理学部 物理学教室 物理科学課題演習A3(後) 物理科学課題演習A3(後)

物理科学課題演習A3(後) 物理科学課題演習A3(後)

JA | EN

科目ナンバリング
  • U-SCI00 33265 SJ57
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 5 単位
授業形態 課題演習
配当学年 3回生以上
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月3・4・5
教員
  • 北尾 真司(複合原子力科学研究所 准教授)
  • 谷口 秋洋(複合原子力科学研究所 准教授)
  • 瀬戸 誠(複合原子力科学研究所 教授)
  • 谷垣 実(複合原子力科学研究所 助教)
  • 小林 康浩(複合原子力科学研究所 助教)
  • 大久保 嘉高(複合原子力科学研究所 教授)
  • 齋藤 真器名(複合原子力科学研究所 助教)
  • 萩野 浩一(理学研究科 教授)
授業の概要・目的 テーマ「原子核と電磁場の相互作用」-電磁場でみる原子核の構造-
 量子多体系の典型としての原子核の多彩で豊富な運動様式の理解を目指し、ポテンシャル問題や角運動量などの量子力学の初歩から出発して、殻模型などの原子核構造の初歩的な理論を学ぶ。その応用として原子核の重要なパラメータの一つである電磁気モーメントについて学習するとともに、原子核と電磁場の相互作用(超微細相互作用)を通じた磁気モーメントを実験的に測定する。本授業では原子核構造の理論的な考察と実験的な測定の実習を通じて、原子核構造の理論的な考察に取り組む能力を高め、多様な研究分野への展開力を培うことを目的としている。
 実習や実験ゼミにおいては、原子核の磁気モーメントを実験的に測定する手法として、磁場中に置かれた放射性核種からの放射線の時間変化の角度依存性測定(摂動角相関)や、放射性核種を用いた原子核の無反跳共鳴吸収測定(メスバウアー効果)を用いた高度な実験手法を習得するが、さまざまな物理学実験の基礎となる一般的な放射線計測技術を習得することを目的としている。
 本実験は授業の最終段階において京都大学複合原子力科学研究所において実施する。実験結果を自主的に考察した結果について発表会での発表およびレポート作成を行い、物理学実験研究に取り組む手法を習得する。
到達目標 ・原子核構造に関する初歩的理論を理解し、理論的な考察や説明ができるようになる。
・原子核と電磁場の相互作用を議論するための基礎的な量子力学を理解し、実験結果を考察するための応用ができるようになる。
・原子核の電磁気モーメントの測定手法として利用されている実験手法(摂動角相関法、メスバウアー分光法)を理解する。
・基礎的な放射線計測技術を習得し、原子核の電磁気モーメントの実際の測定を行うことができるようになる。
・実験結果について共同で考察して、協力してレポートをまとめる能力を養う。
・実験結果の発表会を行い、結果をわかりやすく説明するスキルを習得する。
授業計画と内容 1)理論ゼミおよび実験ゼミ
各回の授業の前半は理論ゼミまたは実験ゼミを行う。
理論ゼミ(6回程度)では、電磁気モーメントに関連した原子核構造の初歩理論について学ぶ。(担当:萩野)
実験ゼミ(6回程度)では、原子核と電磁場の相互作用及び実験で用いられる各種測定法について学ぶ。(担当:瀬戸、大久保、北尾)
2)実習
各回の授業の後半は放射線計測技術の実習を行う。内容はおおよそ以下の流れに沿って行う。(担当:小林、齋藤、谷口、谷垣、北尾)
 1.放射線の基礎、放射線と物質との相互作用、放射線検出器の概要(3回程度)
 2.基礎的な放射線検出器の実習、回路系の組立実習、エネルギースペクトル測定(3回程度)
 3.高度な計測技術の習得(時間スペクトル測定、同時計数法、マルチチャンネルスケーラーを用いた計測法など)(6回程度)
 4.データ解析法(1回程度)
3)本実験
特定の原子核の基底状態および励起状態について、磁気モーメントの精密な測定を行うため、実際に不安定核種を利用して実験を行う。測定においては、実習および実験ゼミで学習した摂動角相関またはメスバウアー分光法を用いる。実験結果についての考察は、文献データとの比較や、理論ゼミで学習した原子核模型などをもとに理論的な考察を行う。
本実験は、京都大学複合原子力科学研究所(大阪府泉南郡熊取町)で行う。
4)発表会・レポート
本実験の結果や議論した内容について、発表会で報告を行い、実験結果をレポートにまとめて提出する。
履修要件 「量子力学A」を履修していることが望ましい。
授業外学習(予習・復習)等 ゼミにおいては、配布資料を中心に参考資料も参照しつつ、綿密に予習を行うこと。特に、ゼミの担当レポーターは各回の内容を十分に理解して説明できるように準備を行う必要がある。
教科書
  • 授業に用いる資料は、プリント等を適宜配布する。
参考書等
  • 原子と原子核, 有馬朗人, (朝倉書店),
  • 原子核物理, 八木浩輔, (朝倉書店),
  • 原子核, 野上茂吉郎, (裳華房),
  • Nuclear Condensed Matter Physics, G.Schats and A.Weidinger, (John Wiley & Sons),
  • 角運動量の基礎理論, M.E. ローズ著(森田・森田訳), (みすず),
  • メスバウアー分光学, 佐藤博敏,片田元己, (学会出版センター),
関連URL
  • http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/ANS/A3/