2025年度 (最新) 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: 松尾貞茂
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: 2025年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月19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, 超伝導を取り扱うための理論であるＢＣＳ理論,ＧＬ理論, 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物性をテーマとし, 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

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

講義内容をよりよく理解するため、講義と関連するレポート課題を出します。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	超伝導の諸性質とBCS理論導入	超伝導体の特徴的性質について説明せよ。
第2回	超伝導のミクロな記述　—　BCS理論	BCS基底状態エネルギーを計算せよ。
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	超伝導体の磁気的性質	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。
第5回	超伝導デバイス　—　ジョセフソン接合	SQUIDの原理を説明せよ
第6回	低次元超伝導、異方的超伝導	低次元超伝導体でおきるKT転移について説明せよ
第7回	量子ビットと超伝導量子回路	超伝導量子ビットの原理を説明せよ

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，教科書など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