ホリスティック講座【大学院新設講座】

‖16年度(2004年度)‖ ◆自己組織系物理学特論 　 ◆ホリスティック物理学特論
‖１７年度(2005年度)‖ ◆統計力学特論D　 ◆自己組織系物理学特論　
　　　　　　　　　　　　　　　　◆ホリスティック物理学特論　◆生物物理学B
‖１８年度(2006年度)‖ ◆自己組織系物理学特論   ◆ホリスティック物理学特論
‖１９年度(2007年度)‖ ◆自己組織系物理学特論   ◆ホリスティック物理学特論　
　　　　　　　　　　　　　　　　◆非線形現象特論   ◆フロンティア生物物理学
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  

自己組織系物理学特論

さまざまな階層で現れる自己組織系について，宇宙、生物物理、統計物理の専門家 （COE講師）３名による集中講義が行われる。本講義は修士以上の大学院生を対象とし ており、基礎から専門性の高い話題までを取り上げる。本集中講義によって、広い視野 を持って物理学を見ることを学ぶ。 佐藤勝彦 教授 (東京大学 理学部 物理学教室 宇宙理論研究室) 　　　　2004年10月25日(月)　62号館W棟中会議室 　　　　3限　13:00-14:30　4限　14:40-16:10 　　　　※日程が変更となりました 　　　　2004年10月26日(火)　51号館第二会議室 　　　　 4限　14:40-16:10　5限　16:20-17:50 　　　　※日程が変更となりました 木下一彦 教授 (岡崎国立共同研究機構) 　　　　2004年11月18日(木)　55号館S棟第四会議室 　　　　4限　14:40-16:10　5限　16:20-17:50 　　　　2004年11月19日(金)　53号館401教室 　　　　4限　14:40-16:10　5限　16:20-17:50 太田隆夫 教授 (京都大学基礎物理学研究所) 　　　　2004年12月9日(木)　62号館W棟大会議室 　　　　4限14:40-16:10　5限16:20-17:50 　　　　2004年12月10日(金)　53号館401教室 　　　　4限　14:40-16:10　5限　16:20-17:50

ホリスティック物理学特論

授業のねらい、概要 ホリスティック (holistic) とはギリシャ語のホロス (holos＝全体) に由来し、 “部分を積み重ねても全体にはならない、 全体は一つの有機的なつながりで、 部分 の和とは異なる”という意味である。 　この講座では、ホリスティックな考えかたに基づいた分野横断的な教育を目指して教 員、学生が渾然一体となり、生物・物性・宇宙物理を貫く自由度の高い物理学の"場"を 目指す。そのため、担当教員は生物・物性・宇宙物理など様々な専門分野の教員で構 成され、講義は学生が主体となってゼミ形式で行う予定である。 日時：毎週木曜日 16:00-17:30 場所：新宿サンライズビル 担当：担当: 佐藤 (千葉研・田崎研), 松本 (相澤研), 大瀧 (石渡研), 加藤 (上江洲研), 　　　　　　　鳥居 (前田研), 晴山 (長谷部研), 湯浅 (中里研), 吉田 (山田研), 鄭 (鵜飼研) 月日 発表者 タイトル・要旨 10/14 小林 航 (寺崎研D2) 遷移金属酸化物Na0.6CoO2の巨大熱電変換効果 寺崎研究室では, 電子と電子の相互作用の強い材料・強相関電子材料の研究を行っている. 物質科学から見た強相関電子系の最大の魅力は一電子描像が破綻しているために, バンド理論の予測を超える物性が起こり得ることである. その典型例が銅酸化物の高温超伝導, Mn酸化物の巨大磁気抵抗効果などである. これらは現在の半導体技術の先を行く, 次世代のテクノロジーを担うものとして期待されている. セミナーで紹介するのは熱と電気を相互に変換できる熱電変換材料・ Na0.6CoO2 の話である. これまで熱電変換材料と言えば, 半導体であり, 酸化物は熱電変換材料には向かないと考えられてきた. ところが酸化物でも従来の材料と同等以上の性能をもつことを我々の研究室では明らかにし, それは強相関電子効果によるものだと説明してきた. 本セミナーでははじめに熱電変換の概要を説明し, 次に強相関電子効果でいかに Na0.6CoO2 の熱電変換効果が大きくなるのかを説明する. またセミナーの最後に自分の研究の一部を紹介するつもりである. 10/28 余越 伸彦 (栗原研D1) 1次元相関電子系を介する Josephson 効果 Josephson effect is one of the most characteristic by-products of Bardeen, Cooper, Schrieffer (BCS) theory in which phase of Cooper pairs gets rigidity macroscopically and non-local correlation appears. As is well known, Josephson current is induced to reduce spatial distortion of the macroscopic phase of order parameter. Therefore, current-phase relation is considered a test of bulk properties, and has been expected to offer explanation of superconductivity in cupper-oxide or organic conductors. Recent advances in fabricating nanostructures enable us to construct clean superconductor-normal conductor-superconductor (SNS) junction. In such a system Cooper pair tunneling is not interrupted by barrier potentials, and conventional tunnel Hamiltonian description is not applicable. Andreev predicts that spatial change of order parameter initiates special scattering process where electron is reflected back as a hole (Andreev reflection). Andreev reflection picture is general formalism based on non-local correlation of Cooper pair. Then, it makes it possible not only to describe Josephson effect in clean SNS system, but also to explain, e.g., charged vortex line in cuprate. In this seminar, we introduce the fundamental idea of Andreev reflection and a variety of its applications in condensed matter physics. Presentation ends with an account of our recent result about Josephson current through one-dimensional correlated electron systems. We elucidate how electron correlation, which is enhanced by low dimensionality, affects the Andreev reflection processes. 11/04 理工展 11/11 峰 真如 (大場研D2) ボース・アインシュタイン凝縮, 場の量子論 The Bose-Einstein condensates (BECs) of neutral atoms have been created in trapping potentials experimentally. In quantum field theory, the BEC phenomena are recognized as a spontaneous breakdown of global phase symmetry. Then the Goldstone theorem implies the existence of the Nambu-Goldstone (NG) mode. In the homogeneous system with the invariance under spatial translation, this mode belongs to a continuous spectrum as a zero-momentum mode, and is usually neglected because of infrared divergence. On the other hand, because it is a discrete mode for the trapped BEC system, we have to make careful and explicit considerations on the NG mode. It must be stressed that the field operators cannot satisfy the canonical commutation relations if the NG mode is suppressed. In this talk, we focus on the experiment of collective excitations at finite temperature at JILA [1] and discuss effects of the NG mode on this system. We use the formulation proposed in [2], where the NG mode is taken account of properly. Then, we formulate responses as the first order deviation from the static case owing to the small time dependent perturbation with the Hartree-Fock-Bogoliubov-Popov approximation. And we show the effect of the NG mode on the first excitation frequency. (Work in collaboration with T. Koide, M. Okumura, and Y. Yamanaka) [1] D. S. Jin et al., Phys. Rev. Lett. 78, 764 (1997). [2] M. Okumura and Y. Yamanaka, Phys. Rev. A 68, 013609 (2003). 11/18 門内 隆明 (田崎研D1) メゾ系の熱力学, 輸送現象と熱力学第二法則 揺らぎ定理(非平衡系統計力学) In a linear nonequilibrium regime, statistical properties of fluctuations are known to characterize nonequlibrium states via exact identities such as the Green-Kubo formula and the Fluctuation-Dissipation Theorems. On the contrary, general properties of far-from-equilibrium fluctuations have not been well understood. Recently, a new identity valid even for a far-from-equilibrium state was found: the fluctuation theorem (FT) found by Evans, Cohen, and Morriss. The FT addresses the symmetry of entropy production or work externally done, and several versions are known such as FTs for Langevin systems, Hamiltonian systems, Nose'-Hoover systems, etc. Although the definitions of the entropy productions and their interpretations are different from each other, the FTs have a general form. Contrary to the FTs for classical systems, the FTs for quantum systems have not been well understood. In order to generalize the FTs to quantum systems, it is necessary to identify entropy change or work done externally, and two procedures are available: a) Measure energy, particle numbers, etc. twice and evaluate the entropy change or work done as the difference between the two observed values. b) Measure flows of energy, particle numbers, etc. and evaluate the entropy change or work done as accumulated values of the flows. In quantum systems, as a result of the noncommutativity of dynamical variables, the two procedures are not equivalent. Procedure (a) was first suggested by Kurchan, and he showed that an FT holds for the probability distribution function of the so-obtained entropy change or work done. Procedure (b), on the other hand, has not been well studied. In this talk, we investigate a quantum analogue of FT, following procedure (b), with respect to the work done externally for a harmonic oscillator linearly coupled to a harmonic reservoir. The oscillator is externally driven in such a way that the center of the harmonic potential follows a given trajectory. Then, we show that there appears a quantum correction to FT of order h2 in general. 11/25 岡野 康介 (中里研M1) 段下 一平 (栗原研M2) スピンブロッケード測定によるqubitの初期化とスピン偏極率の影響 量子情報の様々なアイデアを実現するためには，量子コヒーレンス の高い状態を準備する手法が必要である．我々はそうした手法の 一つとして「ゼノン型観測による量子状態純化」を提案した．今回は この手法を活用する可能性を秘めた系として半導体量子ドットの系 を紹介し，多qubitの初期化を議論する．この系では，スピン偏極し たチャンネル電流を用いてドット列の端のドット内の電子スピン状態 を観測するアイデアが提案されているが，完全にスピン偏極したチャ ンネル電流を実現できていないのが現状である．そこで，不完全な スピン偏極でもqubitの初期化が可能であるか，効率がどの程度に なるかを検討する． Phonon Tunneling Phenomena in Bose Condensed Systems It is well known that blue-detuned laser beam acts on atoms as a repulsive potential. Focusing such laser beam into the center of a cigar-shaped Bose-Einstein condensate (BEC), one can create a BEC trapped in a double-well potential [1]. The tunneling of Bogoliubov excitations, which correspond to phonons at low energy and single-particle excitations at high energy, is one of fascinating phenomena in such systems. It was predicted that resonant tunneling occurs in continuous spectrum at low energy [2]. Generally, each condensate spontaneously breaks the gauge symmetry and there exists a macroscopic phase difference between two BECs. In this seminar, we discuss the relation between tunneling of Bogoliubov excitations and the phase difference on the basis of the Bogoliubov-de Gennes equations. [1] M. R. Andrews et al., Sience 275, 637 (1997). [2] Yu. Kagan et al., Phys. Rev. Lett. 90, 130402 (2003). 12/02 浅沼 周太郎 (上江洲研D1) Fabrications of Relaxor Thin Films and Their Structural Characterizations 12/09 鵜木 誠 (大場研D1) 量子ゼノン効果, 量子情報理論, 特に, 量子ゼノン 効果のような観測を用いた状態純化 12/16 小平 聡 (長谷部研M2) 榎本 紘明 (中里研M1) 銀河宇宙線における超鉄核同位体成分観測に 向けた実験提案と放射線検出器の開発・評価 ボース・アインシュタイン凝縮, 場の量子論 1/13 深澤 敏子 (濱研D1) 水素結合液体における協同的な分子配向緩和 過程から微視的な分子振動にいたる広範なタイ ムスケールの分子ダイナミクス(誘電分光法・ラマ ン散乱), 水素結合ネットワークの構造変化(小角 X線散乱) 1/20 島本 勇太 (石渡研D2) 筋収縮において生じる自励振動(SPOC)を生み 出す分子メカニズム, 分子機械, 秩序だった機能 の発現 1/27 小林 進悟 (長谷部研D2) 放射線検出器の開発とその放射線検出器の 宇宙利用, γ線望遠鏡