工学部・工学研究科シラバス
English

物性基礎工学特論(2.0 単位)

講義番号11295
課程区分前期課程
科目区分専門科目
授業形態講義
対象専攻 応用物理学専攻
開講時期1 春学期隔年
担当教員 田仲 由喜夫 教授  川口 由紀 准教授 

•本講座の目的およびねらい
量子多体系の中心的なテーマである超流動・超伝導の基礎について、量子力学、統計力学の1つの応用と位置付けて講義する。講義前半では冷却原子気体や超流動ヘリウム4などで起こるボース・アインシュタイン凝縮について、第二量子化の導入からはじめて微視的理論の基礎、およびトポロジーおよびトポロジカル不変量といった数学的な概念がいかに物理学に用いられるかについて学ぶ。後半では固体電子系における超伝導現象について、量子多体問題を現代的視点から理解する。また近年話題になっているトポロジカル物質(トポロジカル絶縁体)の基礎についても学ぶ。物性物理学における基礎力、広い視野と総合的に現象を見る力を涵養する。(講義の中での第一部 第2部の割合は年度によって変化することがあります。本年度は第2部を主体として授業を行います)

【達成目標】
1. 第2量子化の基礎を理解し簡単な計算ができるようにする。
2. 超流動・超伝導とは何かを理解する。
3. 超流動・超伝導における顕著な量子現象を理解する。
4. 新しい物質に対する好奇心を涵養する。

•バックグラウンドとなる科目
量子力学A&B, 統計力学A&B, 物性物理学1-4

•授業内容
本年度の授業予定
1  統計力学の復習 (フェルミ分布 ボーズ分布)
2  固体物理の復習(周期ポテンシャルとブロッホの定理)
3  多粒子系の波動関数と第2量子化
4  超伝導現象
5  BCS理論
6  異方的超伝導体の基本的性質 スピン1重項・3重項
7  BdG方程式とアンドレーエフ反射
8  トンネル効果とジョセフソン効果
9  異方的超伝導体におけるトンネル効果・ジョセフソン効果
10 強磁性体接合におけるトンネル効果
11 トポロジーとトポロジカル量子現象
12 量子ホール効果
13 トポロジカル絶縁体
14 トポロジカル超伝導と表面アンドレーエフ束縛状態
15 マヨラナフェルミオン

•教科書
指定しない

•参考書
超伝導 (朝倉書店)家泰弘
超伝導入門 (培風館)中嶋貞雄
超伝導入門 (裳華房) 青木秀夫
トポロジカル絶縁体入門 (講談社) 安藤陽一
トポロジカル絶縁体・超伝導体(丸善)野村健太郎
Bose-Einstein Condensation (International Series of Monographs on Physics), L. P. Pitaevskii & S. Stringari, Clarendon Pr. (2003)
Physics Reports, Vol. 520, 253 (2012), Y. Kawaguchi and M. Ueda
Introduction to Superconductivity (McGraw-Hill, 1996), Tinkham
Reports on Progress in Physics Vol. 63, 1641 (2000), S. Kashiwaya and Y. Tanaka
Journal of the Physical Socuety of Japan 81, 011013 (2012), Y. Tanaka, M. Sato and N. Ngaosa

•評価方法と基準
レポート(100%) (各内容に関して授業中に出します)

•履修条件・注意事項
量子力学, 統計力学, 固体物理の基礎

•質問への対応
授業後に対応する。

[一覧画面へ]

[専攻選択画面へ]

SyllabusSystem Ver 1.27