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最終更新日:2023年10月20日

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超伝導・超流動入門

低温で現れる電子の超伝導現象と液体ヘリウムの超流動現象について、それぞれの基礎となるBCS理論とボース凝縮の理論について理解した後に、共通の現象であるゲージ対称性の破れとそれに伴う物理現象(ジョセフソン接合・量子渦など)などについて理解を習得する。

We will study the two most-fascinating phenomena emerged at low temperatures, the superconductivity of metals and the superfluidity of liquid Helium. We first learn the BCS theory and the BEC condensation which give the basis to understand the superconductivity and the superfluidity, respectively. In particular, we focus on the phenomena observed in both system (Josephson junction, quantized vortices, etc.) which can be understood by a simple mechanism – gauge symmetry breaking – irrelevantly to the details of system.
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
47100-77
GFS-AM6B06L1
超伝導・超流動入門
山下 穣
S2
水曜3限
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講義使用言語
日本語、英語
単位
1
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
新領域創成科学研究科
授業計画
(1)ボース統計、ボースアインシュタイン凝縮、超流動 / Bose statistics, Bose-Einstein Condensation, superfluidity (2)超流動・超伝導における量子渦 / Quantized vortices in superfluidity and superconductivity (3)ジョセフソン接合とSQUID / Josephson junction and SQUID (4)フェルミ統計、クーパー不安定性、超伝導 / Fermi statistics, Cooper instability, superconductivity (5)物性物理におけるトポロジー / Topology in condensed-matter physics
授業の方法
金属中の電子における超伝導現象と液体ヘリウムの超流動現象について、それぞれの理論・実験の基本的内容について概説する。講義は日本語と英語の両方で行う。 We will learn superconductivity in metals and superfluidity in liquid Helium through the theoretical understanding and basic experimental results. This course will be given in both Japanese and English.
成績評価方法
授業内容に関するレポートとミニテストが各講義の最後に課される。その内容から成績を評価する。 Writing a questionnaire and exams is required at the end of each class to evaluate to score.
教科書
特になし N/A
参考書
家泰弘,「超伝導」(朝倉書店,2009) 山田一雄・大見哲巨,「超流動」(培風館,1995) Anthony James Leggett, Quantum Liquids: Bose condensation and Cooper pairing in condensed-matter systems (Oxford Graduate Texts)
履修上の注意
初回講義の前半に R.B. Laughlin and D. Pines "The Theory of Everything" Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 28-31 (2000) について議論する。何名かに意見を求めるので、この論文を必ず読んでくること。 You must read R.B. Laughlin and D. Pines "The Theory of Everything" Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 28-31 (2000) before the first class of the lecture to discuss, so that you can present your opinion about the contents.