原子核物理学 - 理学部 - 東京大学授業カタログ

原子核物理学

自然界には4つの基本的な相互作用が存在する。その中で「強い相互作用」は物質の構成を理解するうえで最も重要なものである。原子核物理学とは、強い相互作用の基礎理論によって、原子核の内部構造というミクロスケールから、中性子星の性質というマクロスケールまで理解する試みである。本講義では、強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)の紹介から始め、クォークとグルーオンのダイナミクスを概観する。伝統的な原子核の安定性、モデルについて解説した後、ハドロンの分類、極限環境での原子核物質の探索まで幅広くレクチャーする。

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授業計画

【第I部　原子核物理・QCD序論】 1. エネルギースケールで変わる原子核の世界 1.1. 自然界の4つの相互作用 1.2. 漸近的自由とQCDの典型的スケール 1.3. クォーク・グルーオン・ハドロン・原子核 2. QCDから原子核物理へ 2.1. カラー閉込めとハドロン 2.2. 質量の起源 2.3. パイオン交換による核力 2.4. 2核子系【第II部　核子多体系】 3. 液滴模型と崩壊 3.1. 密度の飽和性 3.2. ワイツゼッカー・ベーテの質量公式 3.3. 原子核の崩壊様式 4. 独立粒子模型 4.1. 魔法数と殻構造 4.2. 原子核のポテンシャル 4.3. 核行列要素と崩壊確率 4.4. クラスター構造 5. 原子核の変形 5.1. 回転する原子核の波動関数 5.2. E2行列要素と変形度 5.3. 変形ポテンシャル【第III部　クォーク多体系】 6. 対称性とハドロン 6.1. メゾンの分類と軸性U(1)問題 6.2. カイラル量子異常 6.3. バリオンの分類とダイクォーク 7. 極限環境でのクォーク物質 7.1. QCD相図と相対論的重イオン衝突実験 7.2. 高密度極限と中性子星 7.3. 高エネルギー極限とパートン分布関数