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 授業科目
 Course Title
宇宙物理学・宇宙論
Astrophysics and Cosmology
 担当者
 Instructor
教授   長澤 倫康  後学期 火曜日3時限
 単 位
 Credit
2

関連するディプロマポリシー Related Diploma Policy
時代の課題と社会の要請に応えた専門的知識と技能/Expert knowledge and skills to address the issues of the age and the demands of society
 
到達目標 Target to be Reached
本講義の到達目標は、受講生が天体の物理学や宇宙の構造、進化を如何に定式化するかを理解し、自ら未知の課題に取り組むことができるようになることです。そのため、一般相対性理論の基礎や原子核、素粒子の物理を学び、それらが太陽、高密度天体やブラックホール、初期宇宙などにどのように適用されるかを具体的に実行し、簡単な場合に解いてみるところまでを目指します。
 
授業内容 Course Content
20世紀の初めに生み出された一般相対性理論により、人類は、時間と空間そしてその内部に存在するすべての物質とエネルギーである宇宙そのものを自然科学の対象とできるようになりました。現在では標準的な宇宙論として確立したビッグバン宇宙論について学び、物理理論と天文観測から得られる宇宙の歴史や組成、構造に関する様々な知見を紹介します。宇宙に存在する天体に着目する場合は、身近な天体である太陽と我々の住む地球との関わり、あるいは相対論が重要となる中性子星やブラックホールを扱い、宇宙で起こっている多様な現象に対する視野を提供します。
 
授業計画 Course Planning
宇宙の研究には、一般相対性理論はもちろん様々な分野の物理学が利用されます。さらに、具体的な計算の実行には微分方程式など数学の手法が必須です。学部の「相対性理論・宇宙論」をはじめとする物理系及び数学系の科目を履修していると、より深く理解できます。 授業の進行は使用書によって変わり得ますが、以下は本シラバスに挙げた『宇宙論1』を選んだ場合の例です。予習と復習を合わせて4時間程度の自己学習を想定していますので、使用書を十分に活用して下さい。

第1回 1. 宇宙論入門
第2回 2. 相対論的宇宙論(宇宙モデル)
第3回 2. 相対論的宇宙論(宇宙論パラメーター)
第4回 2. 相対論的宇宙論(問題点)、3. 宇宙の熱史(物質と放射の進化)
第5回 3. 宇宙の熱史(粒子数密度の発展)
第6回 3. 宇宙の熱史(宇宙の晴れ上がり)
第7回 4. ビッグバン元素合成(軽元素合成)
第8回 4. ビッグバン元素合成(バリオン数)
第9回 5. 素粒子理論と宇宙初期(素粒子モデル)
第10回 5. 素粒子理論と宇宙初期(宇宙のエネルギー組成)
第11回 6. インフレーション宇宙論(問題点の解決)
第12回 6. インフレーション宇宙論(インフレーションモデル)
第13回 6. インフレーション宇宙論(ゆらぎの生成)
第14回 6. インフレーション宇宙論(観測による検証)

 
授業運営 Course Management
輪講形式によります。使用書は、第1回の授業時に候補となる何冊かを持参しますので、受講者の興味に応じて決定します。ちなみに2017年度は、参考書の3冊目、KEK物理学シリーズ3『宇宙物理学』が選ばれました。
受講者は、担当分をよく予習し、わからない所は調べて他の受講者の質問に答えられるようにしておき、自分が担当しない分も、わからない点を質問できるように準備しておいてください。
レポート課題は授業内で提示するか、 dotcampus を通じて配付します。
 
評価方法 Evaluation Method
授業での発表や質問など輪講への取り組み(30%)、課題レポート(70%)によって決定します。
 
オフィスアワー Office Hour (s)
自室(2-223)または卒業研究生実習室(6-227)にて、木曜日2限に応じます。
 
使用書 Textbook (s)
佐藤勝彦 二間瀬敏史 編『宇宙論1ー宇宙のはじまり』第2版[日本評論社(シリーズ 現代の天文学2)]2012年
小山勝二 嶺重慎 編『ブラックホールと高エネルギー現象』[日本評論社(シリーズ 現代の天文学8)]2007年
S・ワインバーグ『ワインバーグの宇宙論 上』[日本評論社]2013年

参考書 Book (s) for Reference
佐藤勝彦『相対性理論』[岩波書店(岩波基礎物理シリーズ9)]1996年
大沢文夫 湯川秀樹 林忠四郎『宇宙物理学』新装版[岩波書店(現代物理学の基礎Ⅱ)]2012年
小玉英雄 井岡邦仁 郡和範『宇宙物理学』[共立出版(KEK物理学シリーズ3)]2014年

 
 
 
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