Special study course II(Physical Science) P4

Numbering Code U-SCI00 45203 GJ57 Year/Term 2021 ・ Year-round
Number of Credits 12 Course Type graduation research
Target Year 4th year students or above Target Student
Language Japanese Day/Period
Instructor name NAGAE TOMOFUMI (Graduate School of Science Professor)
HAGINO KOUICHI (Graduate School of Science Professor)
KANADA YOSHIKO (Graduate School of Science Associate Professor)
YOSHIDA KENICHI (Graduate School of Science Assistant Professor)
ZENIHIRO JUZO (Graduate School of Science Associate Professor)
Outline and Purpose of the Course 原子核とハドロンについてのゼミ・実験を通して基礎的な学習を行い、宇宙・素粒子・物性物理との境界領域を含めて研究テーマを自分たちで決めて研究を行う。
Course Goals 核子多体系である原子核の性質を理解し、そこに現れる現象を解明するための実験的手法および理論的手法を習得する。実験課題を設定し、実験の計画、設計、準備・実施、データ解析、報告にまとめるまでの作業の実習を踏まえて、研究課題に自主的、継続的に取り組む能力を養う。
Schedule and Contents 授業計画と内容
[理論ゼミ](担当教員 萩野浩一、金田佳子、吉田賢市)
[実験ゼミ](担当教員 永江知文 銭廣十三)
前期の理論ゼミでは、原子核の諸性質と量子多体系の理論的記述を学習し、
原子核物理の基礎を習得する。後期は原子核現象や実際の実験に関連した
話題について教科書および原著論文を輪講していく。

実験ゼミでは、年間を通して、ゼミの前半に放射線計測技術についての教科書
を輪講し、後半には実習を行う。前期の終了時には、加速器を用いた原子核散
乱実験を行う。後期には、研究テーマの検討を行い、実験提案書を執筆する。
さらに、自分たちで研究計画を立案し実験装置の開発を行う。その後、研究テー
マに応じて最適な実験施設において実験を行い、データ解析を行う。得られた
成果について発表会を開くとともに、報告書を執筆する。


[理論ゼミ]
[理論前期]
第1回 イントロダクション(理論・実験合同)
 課題研究の進め方と準備・発表の方法を説明する。
 年間スケジュールを周知し、準備作業を説明した上で担当部分を決定する。
 使用する教科書、参考文献、使用する設備、装置などについて説明する。
第2~13回 原子核 (野上茂吉郎 著) の精読、量子力学の応用
 上記教科書を精読し、原子核の基本的性質および原子核の諸現象を説明する
 理論模型を学習し、内容について討論する。概ね第5章までを読み進め、
 量子力学や古典力学を応用した理論模型について、教科書で取り上げられて
 いるやり方に従って実際に適用し現象が説明できるか検証する。
第14~15回 まとめと後期に向けた準備
 12回にわたる精読を踏まえて、原子核を理解する描像について
 全員で議論する。輪講で不明な点について各自持ち帰って調べ、
 その結果を発表する。さらに微視的核構造理論の導入に入る。

[理論後期]
第1~14回 論文の輪講
 微視的模型に基づいた原子核の理論的研究について、教科書や原著論文を
 輪講する。取り上げるトピックスは計画した実験にも依存するので毎回の予定を
 示すことはできないが、現代的な核構造や核反応研究および最近の不安定原子核
 に関する話題に関連したものをとりあげる。 また,興味があれば,数値量子力学
 の実習と核構造や核反応に関する簡単な理論計算を試みる。
第15回 まとめ
 習得した原子核模型や描像を踏まえ、実際に実験研究によって解明する
 問題の意義や位置づけ、理論的にどのようにアプローチできるかを各自で
 検討し、発表会の準備を行う。

「実験ゼミ」
 ゼミの前期第2回~第15回は「Techniques for Nuclear and Particle
 Physics Experiments」W.R. Leo著をテキストとしてゼミを行う。放射線計測に
 関する基礎知識を身につけるとともに
 検出器の動作原理、性能を理解する。また、エレクトロニクスの基礎を習得する。

「実験実習」(後期第1回~第15回)
 各種粒子検出器(シンチレーション検出器、半導体検出器、比例計数箱、
 光電子増倍管、MPPC検出器、等)について、自分たちで製作して動作原理を
 体得する。
 素粒子、原子核のスピンとパリティに関する実験を自分たちで企画し、実際に
 測定してみる。
Course Requirements 電磁気学や量子力学の基礎を習得していること。特殊相対論も既習であることが望ましい。
Study outside of Class (preparation and review) 電磁気学や量子力学を復習しておく。
Textbooks Textbooks/References 輪講に用いる教科書は,初回に担当教員が提案する。
References, etc. ゼミ・実験の進捗にあわせて適宜示す。
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