京都大学 京都大学

Laboratory Work in Physics A3

Numbering Code U-SCI00 33264 SJ57 Year/Term 2022 ・ 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 KITAO SHINJI (Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science Associate Professor)
TANIGUCHI AKIHIRO (Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science Associate Professor)
SETO MAKOTO (Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science Professor)
TANIGAKI MINORU (Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science Assistant Professor)
KOBAYASHI YASUHIRO (Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science Assistant Professor)
HAGINO KOUICHI (Graduate School of Science Professor)
Outline and Purpose of the Course 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、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、原子核の磁気モーメントを実験的に測定する手法などの、高度な実験手法を習得する。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）を用いた実験などが実施予定である。
　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。
Course Goals ・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。
・基礎的な放射線計測技術を習得し、放射線計測で一般的な検出器を用いて、エネルギー分析や時間分析などの基本的な測定ができるようになる。
・原子核の電磁気モーメントを測定するための高度な実験手法（摂動角相関法、メスバウアー分光法など）を理解し、実際の放射線源や機器を用いた測定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。
Schedule and Contents 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、谷口、谷垣、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：北尾、谷口、小林、谷垣）
　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。
Course Requirements 「量子力学Ａ」を履修していることが望ましい。
Study outside of Class (preparation and review) 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。
Textbooks Textbooks/References 授業に用いる資料は、プリント等を適宜配布する。
References, etc. スピンと角運動量, 岡村良治, (共立出版)
原子と原子核---量子力学の世界, 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)
Related URL http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/ANS/A3/
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