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原子核と素粒子

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令和２年度以降入学者 原子核と素粒子
教員名 木下俊一郎
単位数    2 学年    4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 後期 履修区分 選択
授業形態 対面授業
Canvas LMSコースID・コース名称 R055252W7　2024原子核と素粒子（木下俊一郎・後・木2）
授業概要 現代物理学の理解に向けた量子力学の発展的な内容を扱う。特に、量子力学と相対性理論の要請を満たす場の量子論を解説する。
授業のねらい・到達目標 相対論的な量子場の理論など、現代物理学の理解に向けた量子力学の発展的な内容の理解が狙いである。
相対論的量子力学や場の量子化の考え方を身につける。（A-3-4)

この科目は文理学部(学士(理学))のDP3及びCP3に対応しています。
授業の形式 講義
授業の方法 板書による講義で基礎概念の説明を行う。
数回のレポート課題を与える。フィードバックは授業中に適宜行う。
本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とします。
履修条件 量子力学1,2,3を履修していることが望ましい。
授業計画
1 有限自由度の量子力学（A-3-4)
【事前学習】量子力学1,2,3の復習 （2時間）
【事後学習】授業で扱った量子力学の内容の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 1次元調和振動子（A-3-4)
【事前学習】調和振動子について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 運動方程式と作用原理（A-3-4)
【事前学習】ラグランジアンについて調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 不変性と保存量（A-3-4)
【事前学習】さまざまな保存則について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
5 相対性理論の原理（A-3-4)
【事前学習】相対性理論の原理について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
6 相対性理論 ローレンツ変換（A-3-4)
【事前学習】ローレンツ変換について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
7 相対性理論 ミンコフスキー計量（A-3-4)
【事前学習】ミンコフスキー計量について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
8 クライン・ゴルドン方程式の導出（A-3-4)
【事前学習】クライン・ゴルドン方程式について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 クライン・ゴルドン方程式の問題点（A-3-4)
【事前学習】クライン・ゴルドン方程式の問題点について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 自由粒子に対するディラック方程式の導出
【事前学習】ディラック方程式について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
11 負エネルギー解の物理的解釈（A-3-4)
【事前学習】負エネルギー解の物理的解釈について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 静電磁場におけるディラック方程式（A-3-4)
【事前学習】静電磁場におけるディラック方程式について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 クライン・ゴルドン場の量子化（A-3-4)
【事前学習】クライン・ゴルドン方程式について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
14 生成消滅演算子（A-3-4)
【事前学習】生成消滅演算子について調べておく。 （2時間）
【事後学習】授業の復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 授業のまとめと解説（A-3-4)
【事前学習】これまでの学んだことの復習 （2時間）
【事後学習】これまでの学んだことの復習 （2時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 なし
参考書 坂本眞人 『場の量子論 -不変性と自由場を中心にして- （量子力学選書）』 裳華房 2020年 第3版
成績評価の方法及び基準 レポート:授業中に指示したレポートの内容で評価する。(100%)
オフィスアワー 授業終了時. e-mailで事前に連絡を取れば対面もしくはzoomで対応する。

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