素粒子と宇宙I

  • 物理学特別セミナーJ (学部)
  • 物理学セミナー (大学院)
  • 講師: 高橋 大介(沖縄科学技術大学院大学(OIST))
  • 日程: 令和5年12月7日(木)〜 令和6年 2月1日(木) 毎週木曜日5限 (12/7,12/14,12/21,1/11,1/18,1/25,2/1)
  • 教室: 遠隔講義(対面講義に変更の場合は,別途連絡する)
  • 単位: 1単位

登録期間・場所

 令和5年11月8日(水)〜 12月7日(木) 物理系事務室 理学部本館A206室

授業内容と方法

素粒子物理学における標準模型(Standard Model)は、我々の宇宙で観測し得る最小構成単位である物質粒子や力の振る舞いなどを、高精度で予言することができる理論体系である。このモデルは、重力を除く3つの力(電磁気力、弱い力、強い力)を統一的に記述できるゲージ理論であり、2012年7月のヒッグス粒子の発見によりその完成度が高まった。対称性という数学的理論の美しさと、その自発的な破れ、この2つのキーワードを通して標準模型は質量の起源にも迫ることができる。一方で宇宙観測から明らかになった暗黒物質や暗黒エネルギーは、標準模型には含まれていない。現在稼働中の国際的な大型加速器実験からの制限も加え、今後、我々の知らない新しい物理学が、標準模型の拡張(Beyond the Standard Model)に関わっていることを触れる。本講義を通して、これらの理論的な課題への考察を通して、相対論的な量子力学、場の理論、自発的対称性の破れ、繰り込み群など、様々な基本物理概念を学習する。

達成目標

  1. 私たちの宇宙を構成する粒子や力についての種類や性質が分かり、数学的な対称性などの基本的な概念と密接に関係していることを理解できるようになること。
  2. 実験や観測がどのように理論に制限を与え、またその理論が他の現象へ予言を与えるかという流れが理解できるようになること。

評価基準と評価方法

 レポート等による。

履修条件

 学部1〜4年次・大学院生

授業計画 (2023年度:素粒子と宇宙I)

  1.  素粒子と宇宙(加速器実験と宇宙観測)
  2.  物理スケール、不確定性原理、ローレンツ不変性
  3.  標準模型と対称性
  4.  ラグランジアンと運動方程式
  5.  ゲージ対称性と電弱統一理論
  6.  質量の起源とヒッグス粒子(自発的対称性の破れ)
  7.  標準模型を超えた物理(暗黒物質探求など)

事前・事後学習

参考文献などを参照にしながら、講義中分からないことはその場で質問をし、理解を深めること。 (*分からないことを持ち帰らないこと。) 出題される課題をレポート等にまとめること。

備考

授業は、基本、英語でおこないますが、図や数式、日本語での補足や質疑応答がありますので、英語に慣れていない場合でも特に心配なく、受講しながら科学英語にも慣れて貰えるよう工夫しています。 参考書等はシラバスを参照してください。 講師連絡先:darksusy_at_gmail.com(_at_を@に変えてください)


2020年度の特別講義

2019年度の特別講義

2018年度の特別講義

2017年度の特別講義

2016年度の特別講義

2015年度の特別講義

2014年度の特別講義

2013年度の特別講義

2012年度の特別講義

2011年度の特別講義

2010年度の特別講義

2009年度の特別講義

2008年度の特別講義

2007年度の特別講義


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Last-modified: 2023-11-30 (木) 16:13:36 (171d)