Laboratory Work in Physics A7

Numbering Code U-SCI00 33272 SJ57 Year/Term 2021 ・ First semester
Number of Credits 5 Course Type topics seminar
Target Year 3rd year students or above Target Student
Language Japanese Day/Period Mon.3・4・5
Instructor name YAMADA YOSHIYUKI (Graduate School of Science Assistant Professor)
TSURU TAKESHI (Institute for Liberal Arts and Sciences Professor)
Outline and Purpose of the Course (理論ゼミ・主に3限)天体の高エネルギー現象について、英語の教科書を輪読する。テーマは受講学生の皆さんとも相談の上、適当な教科書を選定する。輪読のやり方を学ぶこと、英語で物理に接することも、理論ゼミの目的の一つである。

(実験・主に4限-5限)宇宙におけるX線の放射過程・相互作用と,そこからどのように研究対象となるX線天体の物理パラメータを取得するかを学ぶ.具体的にはX線検出の基礎的実験と,「すざく」などのX線天文衛星で得られたX線天体のデータを解析する.
(1) 放射線と物質との相互作用・放射線検出器の原理を学びながら,放射線検出器の動作原理を理解するための基礎的実験を行う.メーカー製の比例計数管と回路を使用し,放射線計測システムを理解する.次に比例計数管のアナログ読み出し回路を自作し,比例計数管を動作させる。疑似信号による回路性能評価,X線などに対する性能を評価し,問題点を洗い出す.この実験を通じ,放射線検出器を理解するとともに,装置の開発研究を演習することで,研究に対するアプローチの方法を身につける。
(2) 「すざく」などのX線天文衛星によるブラックホール,パルサー,超新星残骸,銀河団プラズマなどのX線天体の観測データの解析も行う.観測ターゲットは 相談しながら決めることにするが,例えば,銀河団の高温プラズマのスペクトルおよび空間分布を解析し,高温プラズマの質量,重元素量,さらには暗黒物質の量などを求めることを考えている.
Course Goals 高エネルギー宇宙現象に関して幅広い知識を獲得するとともに、理論的考察、実験的アプローチの双方の技術を身に着ける。
Schedule and Contents (理論の授業計画)
輪読の進め方は、選定した教科書に寄って、決定する。(担当: 山田良透)

第 1回 ガイダンス
第 2回~第14回 輪読
第15回 問題演習

(実験の授業計画)(担当: 鶴剛)
第 1回 ガイダンス
第 2回 放射線検出機に関するゼミ(1)
第 3回 放射線検出機に関するゼミ(2)
第 4回 X線天文衛星によるX線天体観測データの解析(1)
第 5回 X線天文衛星によるX線天体観測データの解析(2)
第 6回 X線天文衛星によるX線天体観測データの解析(3)
第 7回 X線天文衛星によるX線天体観測データの解析(4)
第 8回 メーカー製比例計数管によるX線検出実験(1)
第 9回 メーカー製比例計数管によるX線検出実験(2)
第10回 メーカー製比例計数管によるX線検出実験(3)
第11回 メーカー製比例計数管によるX線検出実験(4)
第12回 自作読み出し回路の試作と動作試験(1)
第13回 自作読み出し回路の試作と動作試験(2)
第14回 自作読み出し回路の試作と動作試験(3)
第15回 取得データの評価
Course Requirements None
Study outside of Class (preparation and review) 担当教員からの配布物等を事前に調べ、当日の実験内容を理解する。また終了後は毎回の内容のまとめを作成し、不明な点は次回に質問出来るようにしておく。理論のゼミでは担当箇所以外も事前に読み、質問等の準備を行っておく。また担当箇所はただ英文を翻訳するのではなく参考文献も調査し、ゼミ全体の参加者がより理解しやすいプレゼンテーションを準備する。
Textbooks Textbooks/References Exploring the X-ray Universe , Frederick D. Seward , Philip A. Charles, (Cambridge University Press), ISBN:9780511781513, 15章
Astrophysics Processes, Hale Bradt, (Cambridge University Press), ISBN:9780511802249, 4章
The Universe in X-Rays, Truemper, Joachim E, Hasinger, Günther (Eds.), (Springer), ISBN:978-3-540-34412-4, 23章
上にあげた教科書3冊は理論ゼミの教科書候補である。理論ゼミの教科書は、これ以外のものも含め、受講生の皆さんの希望も考慮し、相談の上決めます。(必要箇所はコピーを配布します)
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