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最終更新日:2026年10月16日

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全学自由研究ゼミナール (ミューオンを知ろう)

ミューオンを知ろう
ミューオン、あるいは素粒子と聞くと何やら難しい感じがするかもしれません。確かに、きちんと理論を勉強するには、基礎知識が必要です。しかし“素粒子”は、非常に身近な存在です。そこで、この授業では、理論的な背景はある程度割愛して(希望があれば説明します)、素粒子の種類や性質、相互作用といった観測事実を基に、どのように分類できるのかを自ら考えながら理解してもらいます。
そして簡単な実験装置を使い、宇宙から飛来する素粒子、ミューオンを観測し、その実験結果から何が分かるか、考えてもらいます。ただ装置を使ってデータを解析するだけではなく、実験装置自体に改良を加えて、独自の観点から実験計画・実施し、検証をするという素粒子物理実験の、簡単な体験をしてもらいたいと思います。
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
51305
CAS-TC1200S1
全学自由研究ゼミナール (ミューオンを知ろう)
松本 悠
A1 A2
月曜5限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
YES
他学部履修
不可
開講所属
教養学部(前期課程)
授業計画
【基礎】初めは、素粒子の種類や性質、相互作用について、理解を深めていきます。ただし、いきなり理論を説明しても難しいので、過去の実験や素粒子発見の歴史を通して、反応や素粒子の分類を、なぜそうなるのか考えながら理解し覚えていきます。その中で特にミューオンという素粒子について詳しく知っていきましょう。 【実験・データ解析】プラスチックシンチレーターを使ったミューオン検出器Cosmic Watchを用いて、宇宙より飛来するミューオンを検出します。その検出頻度と、飛来角の関係について、実験結果から分かることを考えてもらいます。 【実験の応用】用いるCosmic Watchは非常に簡易な装置であるため、一つだけでは測定に限界があります。いくつかを組み合わせたり、検出部分を変更したり、各自のアイデアで実験装置自体を改良して、目的の測定ができるようにします。独自のアイデアを出していきましょう。 ※それぞれの内容において、グループで討論、実験、解析してもらい、結果をプレゼンしてもらいます。 ※実験とデータ解析の両方を体験した後、どちらかを選びより深く実験・解析を進めてもらう予定です。 ※付随する技術・知識として、統計処理・測定器の理解・プログラミングが必要ですが、都度、説明の講義を入れていきます。
授業の方法
講義、グループでの討論や実験、プレゼンテーション、レポート提出
成績評価方法
出席点を基本とします。その上に、題材への取組姿勢や、グループワークへの積極性、プレゼンテーションおよびレポートの内容を評価に加えます。
履修上の注意
特に専門的な事を深く突き詰めたことはしません。授業内で理解できるレベル、実験を遂行するに問題ない範囲に絞って、講義をしますので特に予習復習は、こちらから要求はしません。もし個別で必要と感じるのであれば、それぞれの要望に応じて対応します。 実験をしますので、各週の授業の間、装置をずっと動してデータ収集する、という作業があります。