授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | | 固体中では、電子が他の電子やフォノンなどの素励起と相互作用しながら運動しており、本質的に多体の量子系である。中でも、超伝導は粒子間の相互作用が重要となる典型例である。本講義前半では、1粒子系の量子力学の知識を基に、多体系の量子論の手法を習得し、固体中における多体問題を扱うための基礎力を身につける。また、これらの手法の具体的な適用例として超伝導のBCS理論を学び、それに基づいて超伝導体の諸性質を論ずることで、実際の問題に適用する応用力を養う。後半では、現象論的な観点から超伝導現象を扱い、合金系、銅酸化物系、MgB2、鉄ニクタイド系など様々な超伝導体を例に、作製プロセスや応用も含めて講義する。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | In a solid, electrons are interacting with other electrons and phonons. Hence, it is unavoidable to deal with a many-body problem to understand the physical properties of a material. In the first part of this course, basic concepts and principles of the many-body problem in quantum physics will be introduced. We will then discuss the BCS theory of superconductivity to develop practical skills of applying the basic knowledge to an actual problem, as it is a very good example for a many-body problem. In the second part of this course, the superconductivity phenomenon will be treated from a phenomenological point of view, and several superconducting materials will be discussed including the processing techniques and applications. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | この講義を習得することで、以下のことができるようになることを目標とする。
1. 第２量子化などの多体系の量子論の基本を習得する
2. 超伝導のBCS理論の基本を理解し、基本的な物理量に関する問題を解くことができる
3. GL理論などの超伝導の現象論を扱うことが出来る
4. 様々な超伝導材料の特徴を理解する |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | After completion of this course, the students are expected to
1. understand the basic of the many-body quantum physics such as second quantization,
2. acquire basic understanding of the BCS theory of superconductors and can solve simple problems related to fundamental quantities,
3. can discuss the properties of a superconductor based on phenomenological theories,
4. gain knowledges about the properties of various superconducting materials. |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | | Solid State Physics, Quantum Mechanics, Thermodynamics, Statistical Mechanics, Electromagnetics |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | | 1. 多体系の量子論 2. 同種粒子とハートリーフォック近似 3. 数表示と生成消滅演算子 4. 第2量子化 5. 電子格子相互作用 6. クーパー対 7. BCS波動関数とハミルトニアン 8. ギャップ方程式 9. BCS理論と実験との比較 10. ロンドンの現象論、熱力学的考察 11. Ginzburg-Landau方程式 12. 第1種と第2種の超伝導体 13. ピンニングと磁化曲線 14. 様々な超伝導材料(1) 15. 様々な超伝導材料(2) |
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授業の内容【英語】
Course Content | | | 1. Many-Body Problem in Quantum Mechanics 2. Hartree-Fock Approximation 3. Creation and Annihilation Operators 4. Second Quantization 5. Electron-Phonon Interaction 6. Cooper's Problem 7. BCS Wave Function and Hamiltonian 8. Gap Equation 9. Comparison with Experiments 10. London's Phenomenological Theory 11. Ginzburg-Landau Equation 12. Type-1 and Type-2 Superconductors 13. Pinning and Magnetization Curve 14. Practical Materials (1) 15. Practical Materials (2) |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | 達成目標に対しての修得度を講義の時間中に行う演習(50%)と最終レポート(50%)で評価する。多体問題、超伝導のBCS理論や現象論など、授業で講義する内容に関する基本的な問題を正確に扱うことができれば合格とし、より難易度の高い問題を扱うことができればそれに応じて成績に反映させる。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | Grading will be based on the level of achievement evaluated by practices during the course (50%) and term-end report (50%). Students have to demonstrate the capacity to deal with at least simple problems about many-body quantum physics, BCS theory, and the phenomenological theory of superconductors to pass the course. |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | | 「バックグラウンドとなる科目」に記載の科目の学部レベルの知識。 |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | | Undergraduate level knowledge of the subjects listed in "Background Subjects". |
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教科書【日本語】
Textbook | | | 指定しないが、必要に応じて下記の参考書を参照する。 |
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教科書【英語】
Textbook | | | Not specified, but the reference books shown below will be referred to when necessary. |
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参考書【日本語】
Reference Book | | 「超伝導物理入門」御子柴宣夫，鈴木克生 (培風館)
「超伝導現象」M. ティンカム（小林俊一訳，産業図書） |
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参考書【英語】
Reference Book | | | “Introduction to Superconductivity”, M. Tinkham (McGraw-Hill) |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | 授業後に毎回復習を行うこと。また、講義中に課題を課すことがあるので、それを解いて次回に提出すること。 |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | Students should go over the contents after each class. Sometimes assignments will be given, that should be solved and submitted. |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | | Classes are held on a face-to-face basis. |
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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【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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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【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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