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凝縮系物理学特論

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令和２年度以降入学者 凝縮系物理学特論
教員名 山本大輔
単位数    2 課程 前期課程 開講区分 文理学部
科目群 相関理化学専攻
学期 後期 履修区分 選択必修
授業形態 対面授業（一部遠隔授業）
Canvas LMSコースID・コース名称 Y0036239　2024凝縮系物理学特論（山本大輔・後・月3）
授業概要 凝縮系物理学とは、電子・原子・分子などの量子力学に従うミクロな要素がマクロな数集まって相互作用し合うときに生じる、統計力学的な物理現象を研究する学問である。このような系を量子多体系と呼び、その研究対象としては、超伝導、ボース・アインシュタイン凝縮、超流動、磁性などがある。それらの多数の量子力学的要素が織りなす多様な物理現象を量子論の視点から学び、その理解を深める。
授業は大きく、ボース・アインシュタイン凝縮と超流動、クーパー対と超伝導（高温超伝導）、磁性の３部から構成され、それぞれのテーマの基礎を概観する。
授業のねらい・到達目標 量子多体系の基本的な捉え方を量子論的な扱いにより学び、量子力学と統計力学によって生じる様々な物理現象のからくりを理解し、身に着ける。
授業の形式 講義
授業の方法 授業の形式：【講義】
授業実施日（１２回）に対面で講義を行う。別途、課題研究を３回実施するが、その際にレポート課題を課す。課題内容は「各部で学んだ内容をそれぞれ２ページ以内にまとめる」にする予定。

対⾯授業に参加できない場合、以下の要件を満たす学⽣で許可を得たものには個別対応を行う（メールによる理由の説明と事前相談が必要）。
（１）個別対応を認める要件︓医師の診断等により特別な理由がある学生
（２）個別対応例︓
対⾯授業終了後、Canvas LMSに配信する資料で勉強し、メールで質問を受け付ける。
履修条件 特になし。
授業計画
1 ガイダンス：授業のテーマ、到達目標及び授業の方法について説明する。
【事前学習】シラバスを事前に確認すること。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 ボース・アインシュタイン凝縮と超流動１：ボース粒子とBEC
【事前学習】ボース・アインシュタイン凝縮について調べておく （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 ボース・アインシュタイン凝縮と超流動２：冷却技術と実験
【事前学習】超流動について調べておく （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 ボース・アインシュタイン凝縮と超流動３：超流動性
【事前学習】ボース・アインシュタイン凝縮と超流動の関係について調べておく （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
5 ボース・アインシュタイン凝縮と超流動４：光格子と量子相転移
【事前学習】ボース・アインシュタイン凝縮と超流動の関係について調べておく （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
6 ボース・アインシュタイン凝縮と超流動のまとめと振り返り
【事前学習】これまでの内容をよく復習すること。 （2時間）
【事後学習】第１～５回までに学んだ内容をまとめ、翌週までに提出すること。 （2時間）
【授業形態】課題研究
7 クーパー対と超伝導１：クーパー不安定性
【事前学習】クーパー対について調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
8 クーパー対と超伝導２：BCS理論
【事前学習】超伝導について調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 クーパー対と超伝導３：超伝導
【事前学習】クーパー対と超伝導について調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 クーパー対と超伝導のまとめと振り返り
【事前学習】これまでの内容をよく復習すること。 （2時間）
【事後学習】第7～9回までに学んだ内容をまとめ、翌週までに提出すること。 （2時間）
【授業形態】課題研究
11 磁性１：古典スピンと量子スピン
【事前学習】磁性について調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 磁性２：スピン多体系
【事前学習】ハイゼンベルグ模型について調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 磁性３：磁化曲線
【事前学習】ハイゼンベルグ模型について調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
14 磁性４：フラストレーション
【事前学習】フラストレーションについて調べておくこと。 （2時間）
【事後学習】講義の内容をよく復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 磁性のまとめと振り返り
【事前学習】これまでの内容をよく復習すること。 （2時間）
【事後学習】第11～14回までに学んだ内容をまとめ、翌週までに提出すること。 （2時間）
【授業形態】課題研究
その他
教科書 指定なし
参考書 使用しない
成績評価の方法及び基準 レポート:３回の課題提出(90%)、授業参画度:授業日における参画度(10%)
３部それぞれの終了時に、学んだ内容をA4サイズ２ページ程度にまとめて提出してもらう（手書き不可）。講義資料の図などをコピーするのは可。文章部分は自分なりの言葉でまとめてあると、より評価が高くなる。
オフィスアワー 火曜日13時以降
金曜日13時以降
物理学科事務室にて受付し、図書室で質問対応する。

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