2006年度上智大学シラバス

2006/02/22更新
◆原子過程物理Ⅱ - (前)
島村 勲
○科目サブタイトル
通常の、および特異な原子分子の様々な量子状態と散乱過程の物理学
○講義概要
量子力学の応用として孤立原子分子の基底状態、束縛励起状態、準束縛状態について学ぶとともに、エキゾチックアトム、ミクロンサイズ巨大原子、超重原子、超励起分子等の特異な原子分子の物理学に関する最近の発展について理解する。連続状態の量子力学に相当する散乱理論、原子分子過程の基礎、準束縛状態とのその関連性についても学ぶ。
○評価方法
出席状況(20%)、前期学期末試験(定期試験期間中)(80%)
○必要な外国語
なし
○他学部・他学科生の受講

○授業計画
1[講義の概要] 原子分子物理学の基礎と最近の諸発展
[量子論の基礎] 不確定性原理(位置と運動量、角度と角運動量、エネルギーと時間)、演算子と固有値方程式
2[エキゾチックアトム I] 重心運動と相対運動の分離、水素型原子の量子論、自由電子の相対論的波動方程式、負エネルギーの海と反粒子
3[エキゾチックアトム II] 反陽子原子の生成・スペクトル・崩壊、反水素原子、物質と反物質、電子・陽電子対消滅の応用
4[1電子系の量子力学 I] 軌道角運動量と球面調和関数、中心力ポテンシャル、水素型原子の波動関数、空間反転対称性(パリティ)、水素原子のスペクトル
5[1電子系の量子力学 II] 高リュードベリ状態(量子欠損、ミクロンサイズ巨大原子、超弱結合状態、電波天文学的意義)、スピン角運動量とスピン演算子、水素原子の相対論的エネルギー準位(微細構造)と超微細構造
6[多電子原子への拡張 I] 同種粒子の区別不能性(フェルミ粒子とボーズ粒子)、自己矛盾のない場(SCF)の近似、パウリの排他原理、スレーター行列式、角運動量状態とスペクトル項
7[多電子原子への拡張 II] ヘリウム型原子のスピン状態(オルトヘリウムとパラヘリウム)、軌道関数と殻構造、電子配置、周期律表、超重元素生成
8[多電子原子への拡張 III] ハートリー・フォック近似と電子相関、2電子励起自動電離状態、準束縛状態と不確定性原理
9[散乱理論 I] 散乱断面積の概念、時間依存・非依存波動方程式の関係、平面波と波束、位相速度と群速度、ポテンシャル散乱と波動関数の漸近形
10[散乱理論 II] 衝突径数と部分波分解、散乱の位相のずれ、散乱の量子論効果、波束の時間遅れと位相のずれの関係
11[散乱理論 III] 準束縛状態に因る共鳴散乱、散乱断面積の対称・非対称構造と干渉効果、摂動論(ボルン近似)、電子散乱と陽電子散乱、原子の関与する散乱過程
12[分子の量子状態 I] 断熱分離、2原子分子の分子軌道、融合原子・分離原子極限、分子結合の原理、結合の手の量子論的意味、断熱(adiabatic)・非断熱(nonadiabatic)・透熱(diabatic)状態、ポテンシャル曲線の非交差・擬交差
13[分子の量子状態 II] 超励起状態、2原子分子の振動状態・回転状態、調和振動子近似と非調和効果、分子分光学と電磁波、第2種超励起状態、多原子分子の共有結合(多重結合、分子の形の起源)
14注)以上の計画は大体の目安と考えていただきたい。項目と週の関係にはずれも生じ得るし、講義を進めながら適切と思えば多少は話題の変更もあり得る。

  

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