2024年度 学院等開講科目 理学院 物理学系 物理学コース
超伝導
- 開講元
- 物理学コース
- 担当教員
- 大熊 哲
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 金5-6 (S2-202(S223))
- クラス
- -
- 科目コード
- PHY.C443
- 単位数
- 100
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2025年3月14日
- 使用言語
- 英語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
超伝導体を極低温まで冷やすと, 電気抵抗がゼロになると共に, 通常の金属では見られない電気的・磁気的性質を示します。これは量子性が巨視的なスケールで現れたことによることを習得します。本講義では超伝導の諸性質を概観した後, 超流動とBose-Einstein凝縮, 超伝導のマクロな記述であるＧＬ理論, ミクロな記述であるＢＣＳ理論, 超伝導の電気力学, 量子化磁束等の第2種超伝導体の磁気的性質, さらに非従来型超伝導や超伝導に関する最近の話題などを学びます。
到達目標
【到達目標】 極低温で現れる巨視的量子現象である超伝導の物理の基礎を学びます。
【テーマ】 極低温で超伝導体が示す特異な電気的・磁気的・熱力学的性質をテーマとし, その物理を理解し, 記述することを学んでいきます。
キーワード
Bose-Einstein凝縮、ゼロ抵抗、マイスナー効果、巨視的量子現象、 ロンドン方程式、GL理論、BCS理論、量子化磁束、第1種・第2種超伝導体、ジョセフソン効果、SQUID、非従来型超伝導
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
講義資料を各講義開始時に配布します。講義内容をよりよく理解するため、講義と関連する課題を出します。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 超伝導の諸性質 | 超伝導体の特徴的性質について説明せよ。 |
| 第2回 | Bose-Einstein凝縮 — 超流動と超伝導 | Bose-Einstein凝縮の概念、超流動・超伝導との関連について説明せよ。 |
| 第3回 | 超伝導のマクロな（現象論的）記述 — GL理論 | ＧＬ理論が、どのようにTc近傍の超伝導状態を記述するか説明せよ。 |
| 第4回 | 超伝導のミクロな記述 — BCS理論(1) | BCS基底状態エネルギーを計算せよ。 |
| 第5回 | 超伝導のミクロな記述 — BCS理論(2) | BSC理論から導かれる超伝導の熱力学量について説明せよ。 |
| 第6回 | 超伝導体の電気力学 | 超伝導の電気力学の基礎方程式を述べよ。 |
| 第7回 | 第2種超伝導体の磁気的性質, 超伝導に関する最近の話題, 非従型超伝導 | なぜ第2種超伝導体中の磁束が量子化され、これらが格子を形成するか説明せよ。 |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
講義中に紹介する。
参考書、講義資料等
講義中に紹介する。講義プリント（pdfファイル）を配布する。
成績評価の方法及び基準
試験による。
関連する科目
- PHY.C442 ： 超流動
- PHY.C444 ： 量子輸送
履修の条件・注意事項
履修の条件を設けない。