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 授業科目
 Course Title
物性物理学特論
Advanced Condensed Matter Physics
 担当者
 Instructor
教授   木村 敬  後学期 木曜日2時限
 単 位
 Credit
2

到達目標 Target to be Reached
受講者が物性物理学の二大分野である超伝導と超流動(粒子間相互作用のある場合のBose-Einstein凝縮)について、その基礎を学修することを目的とする。

 
授業内容 Course Content
調和振動子における生成演算子の構成から始め、いわゆる第二量子化の手法について学び、それを元に物性物理学の分野でのFermi-Dirac粒子系の代表例としての超伝導と、Bose-Einstein粒子系の代表例としての超流動について学ぶ。予備知識として、量子力学および統計力学の基礎を前提とする。
 
授業計画 Course Planning
各回の講義内容は以下のように予定しているが、進行具合によって若干前後する場合もある。

1)生成・消滅演算子と調和振動子
  運動量と座標演算子の交換関係を用いた調和振動子の生成・消滅演算子の構成と調和振動子の関連性について学ぶ。
2)場の量子化
  電磁場を例として、場の量子化の手法を学ぶ。
3)識別不可能粒子系
  Bose粒子、Fermi粒子それぞれの場合の多粒子状態の構成法について学ぶ。
4)多体系のハミルトニアン
  量子多体系のハミルトニアンの構成法を学んだ後で、実例として、電子格子相互作用のハミルトニアンについて学ぶ。
5)超伝導現象
  抵抗の消失やマイスナー効果など超伝導体での実験事実について学ぶ。
6)超伝導体の有効ハミルトニアン
  電子格子相互作用に基づいた電子間の有効ハミルトニアンについて学ぶ。
7)超伝導体の基底状態
  超伝導体の基底状態(絶対零度)の性質(超伝導ギャップなど)について学ぶ。
8)有限温度での超伝導体
  有限温度での超伝導体の性質(超伝導ギャップ、比熱など)について学ぶ。
9)電流と超伝導体
  磁場中の超伝導体や、Josephson接合系などについて学ぶ。
10)Bose-Einstein凝縮
  超流動を学ぶ第ゼロ歩として、Bose-Einstein凝縮について学ぶ。
11)超流動現象
  粘性の消失など、超流動現象の基礎について学ぶ。
12)超流動波動関数
  超流動状態を表す基底状態の巨視的波動関数について学ぶ。
13)phononとroton
  超流動状態の素励起であるphononとrotonについて学ぶ。
14)超流動臨界速度
  超流動状態が壊れる臨界速度について学ぶ。
15)超流動と回転
  超流動の回転、特に量子化渦について学ぶ。

 
授業運営 Course Management
原則として講義形式で行う。ただし人数が極端に少ない場合は輪講形式で行うこともある。その場合、受講者が参考文献の内容を紹介して、担当教員が随時解説を加える。
 
評価方法 Evaluation Method
レポートおよび講義中の発表内容で評価する。

 
オフィスアワー Office Hour (s)
質問は授業終了後に受け付ける。居室(6号館212号室)にても受けるが、常時対応可能な時間は昼休みまたは5時限(火曜日除く)である。
 
使用書 Textbook (s)
R. Feynman,Statistical Mechanics,Addison Wesley,1972

参考書 Book (s) for Reference
戸田盛和『物性物理30講』[朝倉書店]2008
丹羽雅昭『超伝導の基礎』[東京電機大学出版会]2002
山田一雄、大見哲巨『超流動』[培風館]1995

 
 
 
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