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講義概要/Course Information
2024/05/04 現在

科目基礎情報/General Information
授業科目名
/Course title (Japanese)		 低温量子物性工学特論（H27年度以前入学生）
英文授業科目名
/Course title (English)		 Advanced Low Temperature Physics
開講年度
/Academic year		 2019年度 開講年次
/Year offered		 全学年
開講学期
/Semester(s) offered		 前学期 開講コース・課程
/Faculty offering the course		 博士前期課程、博士後期課程
授業の方法
/Teaching method		 講義 単位数
/Credits		 2
科目区分
/Category		 大学院専門教育科目 - 専門展開科目
開講類・専攻
/Cluster/Department		 先進理工学専攻
担当教員名
/Lecturer(s)		 鈴木　勝
居室
/Office		 東1-103、106
公開E-mail
/e-mail		 m-suzuki@e-one.uec.ac.jp
授業関連Webページ
/Course website		 http://ns.phys.uec.ac.jp/
更新日
/Last update		 2019/03/14 18:43:20 更新状況
/Update status		 公開中
/now open to public
講義情報/Course Description
主題および
達成目標（2,000文字以内）
/Themes and goals（up to 2,000 letters）		 低温物理学の重要なトピックスである液体ヘリウムの超流動を中心として、その現象と性質について学ぶ。液体ヘリウムの基本的な性質について理解すること、および、低温関連技術の基本について身につけることを達成目標とする。
The goal of this subject is to understand the fundamental properties of liquid helium and the fundamentals of low temperature engineering.
前もって履修
しておくべき科目（1,000文字以内）
/Prerequisites（up to 1,000 letters）		 熱力学、基礎的な統計力学および量子力学
Thermodynamics, basic statistical mechanics and quantum mechanics
前もって履修しておくこ
とが望ましい科目（1,000文字以内）
/Recommended prerequisites and preparation（up to 1,000 letters）		 熱力学、基礎的な統計力学および量子力学
Thermodynamics, basic statistical mechanics and quantum mechanics
教科書等（1,000文字以内）
/Course textbooks and materials（up to 1,000 letters）		 [参考書 (Reference Books)] 山田一雄, 大見哲巨 『超流動（新物理学シリーズ28）』 培風館 (Japanese).
         D.R. Telly and J. Telly "Superfluidity and Superconductivity" (3rd ed.) IOP Publishing, 1990.
         
授業内容と
その進め方（2,000文字以内）
/Course outline and weekly schedule（up to 2,000 letters）		 具体的な実験に多く触れたいと思いますが、同時に理論の説明ではゴリゴリと計算もしたい考えています。(英語:タイプII)
The contents are as follows (Type II):

第１回『低温物理学とは (Low Temperature Physics)』
第２回『ヘリウムの基本的性質 (Fundamental Properties of Liquid Helium)』
第３回『液体4Heの超流動と２流体モデル (Superfluidity of Liquid 4He and Two-fluid Model)』
超流動の理解は２流体モデルという現象論より始まり，第２音波が予言されました。
From two-fluid model, the second sound wave was predicted.
第４回『素励起(比熱) (Elementary Excitation (Specific heat))』
第５回『素励起(中性子散乱実験）(Elementary Excitation (Neutron Scattering experiments)) 』
Phononやrotonと呼ばれる素励起が比熱・超流動密度の温度依存性から予想されました。，
Elementary excitations called phonon and roton were predicted from the temperature dependence of specific heat and superfluid density.
第６回『ボーズ凝縮 (理想気体のボーズ凝縮) (BEC (Ideal gas))』
第７回『ボーズ凝縮 (中性性散乱実験) (BEC (Neutron Scattering experiments)』
液体4Heが超流動を示すのは、4He原子がBose統計に従うことから起こります。
Liquid 4He becomes superfluid because 4He atoms obey Bose statistics.
第８回『薄膜の超流動 (Suprfluidity of Thin Films)』
１原子層以下の薄膜でも超流動が観測され，新しい超流動の理論（Kosterlitz-Thouless理論）が必要になりました。
A new superfluid theory　was needed for suprfluidity of thin films.
第９回『低温物理学のいくつかの話題 (Topics of Low Temperature Physics)』
標準として，量子ホール効果，ジョセフソン効果が利用されています。それらのトピックスについてお話します。
第１０回『カルノーサイクルと冷凍機 (Carnot Cycle and Refrigerator)』
低温生成の基本であるカルノーサイクルを説明し，冷凍機の基本原理を解説します。
The Carnot cycle and the basic principle of refrigerator are explained.
第１１回『液化機 (Liquefier)』
気体の液化にはジュールトムソン効果が重要な役割を担います．ジュールトムソン効果を説明し，液化機を解説します。
Joule-Thomson effect plays an important role in liquefaction of gas.
第１２回『クライオスタット (Cryostat)』
液体Ｈｅ温度以下を生成するクライオスタットとして，１Ｋ冷凍機，希釈冷凍機，核断熱消磁冷凍機を取り上げて，原理とその利用を説明します。
1K refrigerator, dilution refrigerator and nuclear magnetic refrigerator are explained.
第１３回『温度と温度計』(１次温度計) (Temperature and Thermometer (Primary Thermometer))』
第１４回『温度と温度計』(２次温度計）(Temperature and Thermometer (Secondary Thermometer))』
温度計には基本原理から温度を決定できる１次温度計があります．気体温度計，雑音温度計，核スピン温度計を説明します。また２次温度計とその利用を説明します。
Gas thermometer, noise thermometer, nuclear spin thermometer are explained.
第１５回『まとめ (Summary)』
実務経験を活かした
授業内容
(実務経験内容も含む)
/Course content utilizing practical experience		 なし
成績評価方法
および評価基準
（最低達成基準を含む）
（1,000文字以内）
/Evaluation and grading
（up to 1,000 letters）		 レポート、および期末試験の結果を総合的に評価します。
Report, and final examination results will be evaluated comprehensively.

最低到達基準は以下とします。
(1) 液体ヘリウムの基本的な性質を説明できること。
(2) 低温生成技術と温度測定技術の基本的な内容を説明できること。
The minimum requirements are as follows:
(1) To be able to explain the fundamental properties of liquid helium.
(2) To be able to explain basic contents of cryogenics.
オフィスアワー：
授業相談（1,000文字以内）
/Office hours（up to 1,000 letters）		 授業後に質問を受けます。
I will receive questions after class.
学生へのメッセージ（1,000文字以内）
/Message for students（up to 1,000 letters）		 低温物理学の勉強を楽しんでください。
Enjoy low temperature physics.
その他
/Others		 低温物理学の勉強を楽しんでください。
Enjoy low temperature physics.
キーワード
/Keywords		 低温物理学，液体ヘリウム，超流動，低温技術
Low temperature physics, Liquid helium, Superfluidity, Cryogenics