授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | | 空間座標の反転、すなわちパリティ変換に対する物理法則の対称性は、弱い相互作用おいて破れていることが知られている。ならば、現代宇宙論の未解決問題である（１）初期宇宙の急激な空間の膨張「インフレーション」、（２）暗黒物質、そして（３）暗黒エネルギーの背後にある物理法則も、パリティ対称性を破るのではないだろうか？ 本講義では、近年注目されている、宇宙論的なパリティ対称性の破れの理論的および観測的可能性を議論する。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | Parity symmetry, a symmetry of physical laws under the inversion of spatial coordinates, is known to be violated in the weak interaction. Then, do the physical laws behind the unsolved problems of modern cosmology: (1) the rapid expansion of space in the early universe, “cosmic inflation”; (2) dark matter; and (3) dark energy, also violate parity symmetry? In this lecture, we will discuss theoretical and observational possibilities of parity violation in cosmology, a topic that has received much attention in recent years. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | | 宇宙論の研究分野では最新のトピックであるパリティ対称性の破れを、基礎から理解する。その具体例として、初期宇宙のインフレーション、暗黒物質、そして暗黒エネルギーの背後にある物理法則がパリティ対称性を破る理論的可能性を学ぶ。宇宙マイクロ波背景放射の偏光は、パリティ対称性の観測的な検証を可能にする貴重な手法の一つであるため、宇宙マイクロ波背景放射の偏光の物理も合わせて理解する。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | | This lecture will provide a basic understanding of parity symmetry, which is a current topic in the field of cosmology research. As concrete examples, we will learn theoretical possibilities that the physical laws behind cosmic inflation, dark matter, and dark energy violate parity symmetry. The physics of polarization of the cosmic microwave background will also be covered, as it is one of the valuable methods that allow for observational tests of parity symmetry in cosmology. |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 1. パリティ対称性とは
2. チャーン・サイモンズ相互作用
3. パリティ対称性の破れ１：インフレーション
4. パリティ対称性の破れ２：暗黒物質
5. パリティ対称性の破れ３：暗黒エネルギー
6. 光の伝搬：複屈折効果
7. 宇宙マイクロ波背景放射の偏光の物理
8. 最新の観測結果とその考察、および将来の展望
1. What is parity symmetry?
2. Chern-Simons interaction
3. Parity violation 1: Cosmic inflation
4. Parity violation 2: Dark matter
5. Parity violation 3: Dark energy
6. Light propagation: birefringence
7. Physics of polarization of the cosmic microwave background
8. Recent observational results, their implications, and future prospects
実施は2023年6月頃を予定している。
The lecture is planned to be given in June 2023.
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履修条件
Course Prerequisites | | | 電磁気学の知識を前提とする。ラグランジアンを用いた解析力学的な手法を用いるので、特殊相対性理論的な電磁気学の扱い方（マクスウェル方程式を与えるラグランジアンや、ストレス-エネルギーテンソルなど）を予習しておくことが望ましい。授業は英語で行う。Knowledge of electromagnetism will be assumed. It is preferred to have prior knowledge of how to treat electromagnetism in special relativity (a Lagrangian for Maxwell’s equations, the stress-energy tensor, etc.). This course will be taught in English. |
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関連する科目
Related Courses | | |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | 講義中に出題する課題で評価する。
Evaluation will be based on assignments given during lectures.
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教科書・テキスト
Textbook | | | Eiichiro Komatsu, “New physics from the polarized light of the cosmic microwave background,” Nature Reviews Physics, 4, 452-469 (2022). リンク：https://rdcu.be/cNQFk |
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参考書
Reference Book | | |
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | 講義中に指示する。
Suggestions for extracurricular study will be provided during lectures.
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注意事項
Notice for Students | | 教官は当該研究分野における世界的リーダーであるが、学生の教育にも並々ならぬ情熱を持っている。教官の肩書きに怖気付いて、わからないことを質問せずにわからないままにすることは、またとない学びのチャンスを逃す、大変もったいないことであることを覚えていて欲しい。この集中講義は学生諸君のために開催されるのであり、学生諸君が主役である。
The lecturer is a world leader in this field of research, but he also has an extraordinary passion for teaching and mentoring. Please remember that it is counterproductive to be intimidated by the instructor and not ask questions about what you do not understand. Do not miss this unique learning opportunity. This lecture series is designed and organized for the benefit of students (only for you!). Please take advantage of that.
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他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance | | |
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他学科聴講の条件
Conditions of Other department student's attendance | | |
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レベル
Level | | |
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キーワード
Keyword | | 宇宙論, パリティ対称性, 宇宙マイクロ波背景放射, 偏光
Cosmology, Parity symmetry, Cosmic microwave background, Polarization |
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履修の際のアドバイス
Advice | | 授業を最後までやり切ることが目標ではなく、学生が一つでも新しい概念を理解することが目標であるから、わからないことはわからないままにするのではなく、授業中、あるいは授業後に必ず質問して解決しておくこと。
The purpose of this lecture is not to go through the end of the planned materials, but to have students learn at least one new concept. Please do not leave any questions unanswered; if you have any questions, please ask and resolve them during and after the lecture.
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | | 対面授業科目とし、新型コロナウィルス感染症への感染防止対策を講じた上で通常通り授業を実施する。 |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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