九州大学 大学院総合理工学府 先端エネルギー理工学専攻・先端エネルギーシステム開発学大講座 エネルギー物理工学教育分野(粒子線物理工学)渡辺幸信研究室

Contents

講義情報

2018年度 量子力学II (Quantum Mechanics II)

講義内容

「原子物理学」や「量子力学I」では、主として1つの粒子(電子や原子)について、厳密に解くことのできる微視的な束縛状態や 1次元の散乱状態について学んだ。本講義では、実際の問題に量子力学を適用する際に必要となる角運動量の一般的な性質、多粒子系の取り扱い方、代表的な近似解法、3次元の散乱問題、等について講義を行う。

  1. 量子力学の基本構成(量子Iの復習を含む)(4/12,19,26): 教科書 5章
    - 物理量と演算子、期待値、エルミート演算子(復習)
    - 交換関係(復習)
    - 調和振動子の代数的な計算(生成消滅演算子)
  2. 角運動量とスピン(5/1, 5/10, 5/17): 教科書 6.2~6.5, 8.1
    - 角運動量と演算子
    - 角運動量演算子の合成
    - スピン角運動量
    - スピン・軌道相互作用(原 康夫著「量子力学」p.167に基づくノート講義)
  3. 多粒子系(5/24, 5/31): 教科書 8.2
    - 同種粒子・波動関数の反対称性
    - 多粒子系のシュレディンガー方程式
    - ハートレー近似とハートレー・フォック近似 (原 康夫著「量子力学」p.181-185に基づくノート講義)
  4. 近似解法(6/7,21,28): 教科書 7章
    - 逐次近似法
    - 摂動論(時間に依存しない摂動、時間に依存する摂動)
    - 変分法
  5. 散乱(7/5,19) : 教科書 p.63
    - 散乱断面積
    - ボルン近似
  6. 期末試験

試験・成績評価

出席状況・課題レポート等の平常点、試験の合計が60点以上を合格

なお、期末70点、平常点(出席+レポート)30点で評価する。
注)平常点が極度に不足する場合は再履修とすることがある。

講義関連資料

1. Visual Quantum Mechanics(英語版のWeb教材) ここをクリックして下さい。

2. Quantum Moves(英語版のWeb教材:ゲーム感覚で量子コンピュータ) ここをクリックして下さい。

3. Quantum Mind(英語版のWeb教材:ゲーム感覚で量子力学を) ここをクリックして下さい。

教科書

  • 日置善郎著 "量子力学"、吉岡書店

参考書・読み物

量子論・量子力学関連
  • 原 康夫著 "量子力学" 岩波書店
  • 小出昭一郎著 "量子力学(I)(II)"、裳華房(1990)
  • 岡崎誠著、"量子力学"、サイエンス社(1997)
  • シッフ著、"量子力学"、吉岡書店
  • 有馬朗人著、"量子力学"、朝倉書店
  • ファインマン他、砂川重信訳、"量子力学"、岩波書店(1988)
  • スティーブン・ワインバーグ著 "電子と原子核の発見"、ちくま学芸文庫(2006)
  • 朝永振一郎著、"鏡の中の物理学"、講談社学術文庫
  • J.S.リグテン、"水素を覗くと宇宙が見える"、シュプリンガー・フェッラーク東京
  • W. ハイゼンベルク、"部分と全体"、みずず書房
  • F.G. マジョール著、"量子の鼓動(原子時計の原理と応用)"、シュプリンガー・フェッラーク東京 
  • マーカス・チャウン(林 一 訳)、"量子論で宇宙がわかる"、集英社新書 
  • 大栗博司、"強い力と弱い力"、幻冬舎新書(2012)

量子コンピュータ関連
  • ジョージ・ジョンソン著 "量子コンピュータとは何か"、ハヤカワ文庫、早川書房(2009)
  • 佐々木、根本、池谷著 "量子元年、進化する通信"、丸善ライブラリー(2014)
  • 竹内繁樹著、"量子コンピュータ 超並列計算のからくり"、ブルーバックス(2005)
  • 根本香絵著、"量子力学の考え方 物理で読み解く量子情報の基礎"、サイエンス社(2009)
  • 細谷暁夫著、"量子コンピュータの基礎 第2版"、サイエンス社(2009)

相対論関連
  • アインシュタイン、内山龍雄訳・解説、"相対性理論"、岩波文庫
  • アインシュタイン、金子務訳、"特殊および一般相対性理論について"、白楊社(2004)
  • 内山龍雄、"相対性理論入門"、岩波新書63
  • アインシュタイン、インフェルト、石原純訳、"物理学はいかに創られたか(上、下)"、岩波新書
  • 大栗博司、"重力とは何か"、幻冬舎新書(2012)

エネルギー物理科学関連
  • 日本原子力学会編、「ミクロ科学とエネルギー」、コロナ社
  • 小野周著、"エネルギーで語る現代物理学"、講談社ブルーバックス
  • キース・J.レイドラー、寺嶋英志訳、"エネルギーの発見"、青土社(2004)
  • 西川正史、深田智、渡辺幸信編、"水素、将来のエネルギーを目指して"、養賢堂(2006)

その他(関連雑学編)
  • 小山慶太著、"漱石が見た物理学"、中公新書
  • ローレンス・M・クラウス、"コスモス・オデッセイ(酸素原子が語る宇宙の物語)"、紀伊国屋書店
  • 佐藤文隆著、"火星の夕焼けはなぜ青い"、岩波書店
  • 佐藤文隆著、"雲はなぜ落ちてこないのか"、岩波書店
  • 佐藤文隆著、"夏はなぜ暑いのか"、岩波書店
  • マーカス・チャウン、"僕らは星のかけら(原子をつくった魔法の炉を探して)"、SB文庫
  • 米沢冨美子、"人物で語る物理入門(上)(下)"、岩波新書(2005)

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