授業の形態
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講義、演習又は実験
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アクティブラーニング
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学生が議論する、学生が自身の考えを発表する、学生が文献や資料を調べる
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授業内容と方法
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タイトル：素粒子と宇宙
■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。本講義では、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。
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URGCC学習教育目標
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自律性、地域・国際性、コミュニケーション・スキル、問題解決力、専門性
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達成目標
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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。
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評価基準と評価方法
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成績は、主に以下の３点で評価します。（１００点）
・毎回、講義の最後に、その日学習した内容のまとめ（学習記録）（１５点）
・授業中での質問（講義内で議論になることもあります）（１５点）
・日頃の宿題（グループワークや発表等含む）（７０点、もしくはExtra課題と合わせて７０点）
稀に、学習状況に応じて、レポート等（Extra課題）が加わる可能性がありますが、
詳細は講義にて事前に説明します。
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履修条件
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解析力学のオイラー・ラグランジュ方程式の意味や、電磁気学のマクスウェル方程式の意味を知っているとよい。講義中に分からないところを各自見つけ、講義内で質問共有し、その回答も記録すること。他の学生やグループの質問も、課題に役立つこともあり記録すること。
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授業計画
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１ 自然単位形、特殊相対論のレビュー
２ 不変量、エネルギーと運動量の関係
３ 量子力学のレビュー、相対論的量子論
４ Dirac方程式とそのLagrangian
５ Maxwell方程式とそのLagrangian
６ 素粒子標準模型、ファインマンダイアグラム
７ 不確定性原理、繰り込み可能性
８ 量子アノマリー、アノマリーフリーな模型（SM）
９ 質量の起源、ヒッグス機構、カイラル対称性の敗れ
１０ Seesaw機構、右巻きニュートリノ
１１ CPの敗れ、バリオン生成
１２ 繰り込み群方程式、階層性
１３ 真空の安定性、電弱対称性の破れ
１３ 暗黒物質、インフレーション
１４ 超対称性理論、重力理論
１５ 素粒子加速器と宇宙観測
１６ 期末評価
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事前学習
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・特に履修前の学習は必要ありませんが、解析力学、特殊相対性理論、電磁気学を復習しておくと良いと思います。
・また、毎回の講義後、習った計算式含めて自分で計算し直し、物理的な意味も復習してから次の授業に臨むことで、講義内容の繋がりが理解でき、興味をもって講義を受講できるように思います。
・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。）
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事後学習
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・事前学習にも記載しましたが、宿題などを行い、その日のうちに分からなかったところを質問したりして理解するように心がけること。
・出題される課題をレポート等にまとめること。
（＊分からないことを持ち帰らないこと。）
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教科書にかかわる情報
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教科書全体備考
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参考書にかかわる情報
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4130626086
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相原博昭著
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東京大学出版会
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2006
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4621062115
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C. グルーペン著 ; 小早川惠三訳 ; シュプリンガー・ジャパン編
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丸善出版
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2012
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4320034791
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井上研三著
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共立出版
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2011
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4621065092
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シュプリンガー現代理論物理学シリーズ, 5
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林青司著
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丸善出版
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2015
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4320034848
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KEK物理学シリーズ / 高エネルギー加速器研究機構監修, 1
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堺井義秀, 山田憲和, 野尻美保子著
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共立出版
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2012
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4062576805
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ブルーバックス, B-1680
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橋本省二著
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講談社
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2010
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4062577763
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ブルーバックス, B-1776
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中嶋彰著
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講談社
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2013
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4062572052
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ブルーバックス, B-1205
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南部陽一郎著
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講談社
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1998
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参考書全体備考
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BLUE BACKSリシーズの参考書６（質量はどのように生まれるのか : 素粒子物理最大のミステリーに迫る）が手軽に読めます。
参考書１（素粒子の物理）が分かりやすく、各自で読み進められるレベルだと思います。
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使用言語
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英語
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メッセージ
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学生の理解度を見ながら、なるべく英語で授業を行いますが、受講生のみなさんが英語が得意であることを想定しておりません。
ゆっくりとした英語で初め、随時、式や図、イラストなどを用いますので、講義が英語であること自体あまり気にならないように工夫します。
経験上、第２、３週目には殆どの学生さんは慣れてくるようで、本質が分からなくなることもないそうです。
また、授業中に質問してもらうことになっていますので、分からない時は、日本語でもどんどん質問して貰っております。
随時、様子をみながら、日本語も交えることも調整していますので、言語についてはあまり心配ないように思いますが、
講義を受けて気になることがあれば、いつでも相談して下さい。
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オフィスアワー
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非常勤のため、特にオフィスアワーはありませんので、
講義後や、メールやSNSでの連絡をよろしくお願いします。
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メールアドレス
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