後期 月曜日 ２講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 内田 就也, 理学部非常勤講師. 学期/Semester: 後期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SPH-CMP515B. 使用言語/Language Used in Course: ２カ国語以上.
内田 就也 （固体統計物理学講座）
福田 順一 （九州大学大学院理学研究院）
相転移、ソフトマターとアクティブマターの統計物理学
Statistical Physics of Phase Transition, Soft Matter and Active Matter
相転移の統計力学および動力学について概観したあと、連続的対称性を持つソフトマターおよびアクティブマターの理論を、さまざまな実験や自然現象との対応にふれつつ学ぶ。
After providing an overview of the statistical mechanics and dynamics of phase transitions, the course delves into the theories of soft matter and active matter with continuous symmetries. Connections to various experiments and natural phenomena will be also addressed.
・相転移の統計力学に関する基本概念および計算手法を習得すること。
・ソフトマターおよびアクティブマターに関する知識を身に付けること。
・To acquire basic concepts and analytical methods related to statistical mechanics of phase transitions.
・To gain knowledge about soft matter and active matter.
内田：
1. 相転移の平均場理論
2. Ginzburg-Landau 理論
3. 連続対称性とトポロジカル欠陥
4. Langevin 方程式とFokker-Planck 方程式
5. 相転移ダイナミクス
6. 気体運動論から流体力学へ
7. 群れの運動と自己駆動粒子系
8. 自己駆動粒子系の粗視化理論
9. 流体中の自己駆動粒子系
10. アクティブ液晶と細胞の運動
福田：
ソフトマターの中でも特に液晶に着目し，その理解に用いられる理論的枠組み（特に連続体理論に基づくもの）を学ぶ．具体的には，種々の液晶相について紹介した後，ネマチック液晶と呼ばれる配向秩序のみを有する液晶の弾性論，流体力学的取り扱いを議論する．時間が許せば，エントロピー由来の配向秩序についての理論（Onsagerの理論），ネマチック液晶以外の液晶の弾性論，液晶の流体力学的取り扱いに基づくアクティブマターの理論的取り扱いなどについても紹介する．
講義日程については 10 月 7 日の初回授業で説明する。
Uchida:
1. Mean-field theory
2. Ginzburg-Landau theory
3. Continuum symmetry and ｔopological defects
4. Langevin equation and Fokker-Planck equation
5. Phase transition dynamics
6. From kinetic theory of gases to hydrodynamics
7. Dynamics of flocks and self-propelled particles
8. Coarse-grained theory of self-propelled particles
9. Self-propelled particles in fluids
10. Active liquid crystals and dynamics of cells
Fukuda：
We will pay particular attention to liquid crystals out of a wide variety of soft materials, and study theoretical treatments (in particular, those based on continuum theory) to understand their properties. After an introduction of various liquid crystal phases, we will discuss the elastic and the hydrodynamic theories of a nematic liquid crystal that has only an orientational order. If the schedule allows, we will also study a theory on orientational order induced by entropy (Onsager’s theory), elasticity of liquid crystals other than a nematic liquid crystal, and a theoretical treatment of active matter inspired by a hydrodynamic theory of a liquid crystal.
The schedule will be announced in the first lecture on October 1.
レポートおよび出席により成績を評価する。
Grades are assessed based on reports and attendance.
教科書は必要としない。参考書は講義の中で紹介する。
A textbook is not required. Reference books will be introduced during the lectures.
理解を深めるためのレポート課題を課す。
Assignments of reports are given to deepen understanding.
授業は対面で行う。資料配布、レポート答案提出のため Google Classroom を用いる。
クラスコード：2sl5zhs
本科目は日本語と英語で交互に毎年開講される。
The classes will be conducted in person.
We use Google Classroom for distributing reference materials and submitting reports.
Classcode: 2sl5zhs
This course is offered every year, alternating between Japanese and English.