素粒子物理学
 Elementary Particle Physics
 担当教員:岩田 高広(IWATA Takahiro)
 担当教員の所属:理学部物理学科
 開講学年:4年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:物理学科  科目区分:選択科目 
【授業概要】
・テーマ
素粒子とその間に働く相互作用に関する基礎知識を学ぶ。粒子交換に基づく相互作用の発現、対称性と保存則の関わり等に加え、関連する実験の紹介も合わせて行う。
・到達目標
○ 素粒子に関する基礎的知識を修得する。
○ 素粒子間の相互作用についての基礎的知識を修得する。
○ 素粒子物理学研究における実験的手法の基礎知識を修得する。
○ 関連する実験とその物理的成果に関する基礎的知識を修得する。
・キーワード
素粒子,弱い相互作用,強い相互作用,粒子散乱,ニュートリノ,レプトン,ハドロン,クォーク,素粒子の標準模型

【科目の位置付け】
素粒子物理学に関する基礎知識を修得し、問題解決に応用しうる能力を得ると共に、より専門的な分野を学ぶための基礎を得るためのものである。原子核物理学を履修している事が望ましい。

【授業計画】
・授業の方法
必要に応じて関連する資料などを配布・表示し授業をすすめる。進捗状況に応じ、演習問題に取り組む。
・日程
以下の内容を、順に進める。
第1回 第1章 [素粒子物理学の概要] 素粒子とは、素粒子物理学での単位、力の場と粒子、4種類の力、基本粒子の分類
第2回 第2章 [相対論的量子論] 特殊相対論
第3回 ローレンツ変換、ローレンツ不変量、4元ベクトル
第4回 量子力学でのスピンの記述、2成分スピノル
第5回 ディラック方程式、自由場と電磁場の場合の解
第6回 第3章 [素粒子と対称性]
第7回 対称性と保存量、
第8回 群、U(1)群、SU(2)群、SU(3)群、内部空間での対称性
第9回 スピンの合成、ポジトロニウム、チャーモニウム
第10回 アイソスピン対称性、核力、(3,3)共鳴
第11回 第4章 [標準模型] 基本粒子、ゲージ理論、
第12回 相互作用の統一、電弱相互作用
第13回 強い相互作用、QCD、色電荷
第14回 弱い相互作用、ニュートリノ、ヒッグス粒子
第15回 Beyond Standard Model, 超対称性
ただし、受講生の理解度に応じ、内容・進度を調整する。

【学習の方法】
・受講のあり方
講義資料を配付するので、ただスライド等の内容を板書するのではなく、授業の中で提示されたデータ等の物理的意味を自ら考えること。疑問的は積極的に授業中に質問すること。
・授業時間外学習へのアドバイス
疑問点は講義中に質問し、解決するようにしてください。

【成績の評価】
・基準
以下の点に関する達成度を、合格の基準とします。
○ 素粒子の基礎的事項を適切に説明できる。
○ 素粒子間の相互作用に関する基礎的事項を適切に説明できる。
○ 素粒子物理の基礎的事項を利用し、応用事例を適切に説明できる。
・方法
演習問題(レポート100点)の結果を基に判断します。

【テキスト・参考書】
特に定めない

【その他】
・学生へのメッセージ
電磁気学・量子力学・特殊相対論等の知識を必要とする箇所があります。それらに関して授業中に分からない事が出てきたら、必ず復習を行い、理解する事。
・オフィス・アワー
電話・電子メールで在室を確認後、研究室に来てください。

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