2023年度/1BJD007001 (公大) / (府大)

【火2】低温物性特論 （中百舌鳥） <前期>

熱揺らぎは極低温では抑制され、量子論的な現象や弱い相互作用により誘起される現象があらわに観測される。そのため、固体物理学や様々な応用において低温技術は極めて重要な役割を果たす。この講義では、物性物理学実験を行う上で必要不可欠な極低温環境を作り出すための技術について学ぶ。その後、極低温下での興味深い現象の例として超伝導、近藤効果、量子振動などについて学び、電子物理工学における具体的な問題への応用力を養う。

担当教員氏名

宍戸 寛明、戸川 欣彦

科目ナンバリング

BJDPHY52003-M1 (公大) / TPPHY5518-M1 (府大)

授業管轄部署

工学研究科

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

科目分類

電子物性コースB群科目

配当年次

1年 (公大) / 1年 (府大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (府大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

電子物理工学分野の実験的な研究手法の一つとして重要な極低温環境を作り出すための低温技術について習熟する。超伝導、近藤効果、重い電子状態、量子振動など、極低温下で現れる興味深い様々な現象について習熟し、電子物理工学における具体的な問題への応用ができるようなることを目標とする。以下の能力を身につけることを達成目標とする。 １．低温技術に習熟すること。 ２．超伝導について、現象の特徴、理論的な理解、工学的な応用例について説明できること。 ３．近藤効果と重い電子状態について、その概要を説明できること。 ４．量子振動について、その概要を説明できること。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	熱力学の復習（担当：戸川）	授業スライドを予習・復習する
第2回	Heガスの特徴と液化機（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第3回	低温用温度計（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第4回	液体Heと液体窒素の取り扱い（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第5回	比熱と熱伝導（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第6回	クライオスタットと希釈冷凍機（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第7回	超伝導の現象論 (1)（担当：戸川）特有の現象	授業スライドを予習・復習する
第8回	超伝導の現象論 (2)（担当：戸川）超伝導の熱力学	授業スライドを予習・復習する
第9回	Bardeen-Cooper-Schrieffer 理論（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第10回	Ginzburg Landau 理論（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第11回	Josephson効果（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第12回	エキゾチックな超伝導体（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第13回	結晶場とバンド理論	授業スライドを予習・復習する
第14回	近藤効果と重い電子状態（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する
第15回	量子振動（担当：宍戸）	授業スライドを予習・復習する

事前・事後学習の内容

Read lecture slides before lecture.

成績評価方法

授業目標(達成目標)の1～4の達成度で成績評価を行う。C(合格)となるためには、1～4のすべての項目に関する基本的な問題が解けることが必要である。成績を評価する手段として、レポート(1回)を用いる。

履修上の注意

効率的に学習を進めるために、適宜、復習と予習を行ってください。

教科書

授業スライドを授業支援システムで公開します。

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参考文献

低温技術　小林俊一・大塚洋一著　東京大学出版 大学演習　熱学・統計力学　久保亮五編　裳華房 超伝導入門　M. Tinkham 著　吉岡書店 固体物理学入門 Charles Kittel 著 （丸善株式会社） MIT OPEN COURSEWARE Thermodynamics & Kinetics(https://ocw.mit.edu/courses/chemistry/5-60-thermodynamics-kinetics-spring-2008/)

オフィスアワー

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教員への連絡方法（メールアドレス等）

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その他

(関連科目)Quantum mechanics, statistical physics, magnetism and superconductivity