Special study course II(Physical Science) P2
| Numbering Code | U-SCI00 45201 GJ57 | Year/Term | 2022 ・ Intensive, year-round | |
|---|---|---|---|---|
| Number of Credits | 12 | Course Type | graduation research | |
| Target Year | 4th year students or above | Target Student | ||
| Language | Japanese | Day/Period | Intensive | |
| Instructor name |
HASHIMOTO KOJI (Graduate School of Science Professor) NAKAYA TSUYOSHI (Graduate School of Science Professor) SUMIDA TOSHI (Graduate School of Science Assistant Professor) KIKAWA TATSUYA (Graduate School of Science Assistant Professor) |
|||
| Outline and Purpose of the Course |
自然における相互作用Ⅱ ゼミナールや実験を通して，素粒子物理学の根底にある理論(量子色力学や電弱統一理論)の基礎を学ぶと共に自然に対する認識を深める。 |
|||
| Course Goals | 現代素粒子物理学を実験および理論の双方から学ぶ。実験においては、基本的な実験技術を習得し，その積み重ねにより自然の本質に迫る実験結果を得ることを目標とする。理論においては、相対論的場の量子論の基礎、さらには、電弱強相互作用の標準模型を理解することを目標とする。 | |||
| Schedule and Contents |
現代素粒子物理学に基づく物質観によれば，自然界の全ての物質はクォークやレプトンと呼ばれる基本粒子から成立し，これらの粒子間の力は光子，グルーオン，ウィークボソン等のゲージ粒子によって媒介されると考えられている。この課題研究ではゼミナールや実験を通して，素粒子物理学の根底にある理論(量子色力学や電弱統一理論)の基礎を学ぶと共に自然に対する認識を深める。 理論ゼミナールでは，「相対論的場の量子論」の適当な教科書の輪読を行い，素粒子の標準模型の理解を目指す。 また，実験においては，素粒子の基本的性質(質量，寿命，崩壊様式，スピン，内部パリティ 等)の測定や，相互作用の基本的対称性(パリティ，荷電交換，時間反転等)とその破れの検証を目指す。基本的な実験技術の習得を重視し，その積み重ねにより自然の本質に迫る実験結果を得ることを期する。 理論ゼミナールの具体的内容は使用する教科書にも依るが、典型的には以下の通りである。 第1-4回 Relativistic quantum mechanics, Lorentz Invariance 第5-8回 Canonical Quantization of Scalar Fields, Spin-Statistics Theorem, LSZ Reduction Formula 第9-12回 Path Integrals for Field Theory 第13-16回 Scattering Amplitudes and the Feynman Rules, Cross Sections and Decay Rates 第17-20回 Representations of the Lorentz Group, Left- and Right-Handed Spinor Fields, Spinor Indices 第21-24回 Canonical Quantization of Spinor Fields 第25-28回 Parity, Time Reversal, and Charge Conjugation, LSZ Reduction for Spin-One-Half Particles 第29,30回 Free Fermion Propagator, Path Integral for Fermion Fields, Feynman Rules for Dirac Fields, Cross Sections, Massless Particles and Spinor Helicity 実験の具体的内容 前期は実験の基礎の座学とその応用実験を行う。 後期は、例年各自が測定したいテーマについてアイデアを出し、 いくつかに絞った上で班に分かれて実験を行う。 テーマの例としては以下のようなものがある： ニュートリノ反応断面積の測定 電波測定による暗黒光子探索 中性子に働く重力の測定 ミューオニウム生成の観測 ミューオン磁気能率の測定 ミューオン崩壊のミシェルパラメータの測定 霧箱による陽電子の測定 弱い相互作用でのパリティの非保存の検証 ニュートリノへリシティの測定 EPRパラドックスの検証 ポジトロニウムの量子振動の観測 宇宙線の粒子識別 比例計数管による放射線の測定 第1,2回 放射線 第3回 荷電粒子と物質の相互作用 第4回 ガンマ線と物質の相互作用 第5回 放射線検出器 第6,7回 LEDとPMT/MPPCを用いた光子の観測 第8,9回 シンチレータとPMT/MPPCを用いた放射線の観測 第10-15回 応用(単一光子の干渉、ガンマ線測定のエネルギー分解能決定、チェレンコフ光の観測など) 第16-19回 後期研究課題の検討及び議論 第19-29回 後期研究課題の遂行 第30回 研究成果発表 |
|||
| Course Requirements | 電磁気学や量子力学の基礎を学んでおくこと。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) | 各自の自主性に任せる。 | |||
| 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. | ゼミ等の中で適宜示す。 | |||
