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ブラックホールや中性子星が関連し、電波からガンマ線にわたる光、相対論的エネルギー粒子あるいは重力波で観測される高エネルギー天体現象の物理を理解する。
In this course, students will understand physics of high-energy astrophysical phenomena related with black holes and neutron stars observed with broadband radiation from radio to gamma-rays, high-energy particles, and gravitational waves.
ブラックホールや中性子星が関連し、電波からガンマ線にわたる光、相対論的エネルギー粒子あるいは重力波で観測される高エネルギー天体現象の物理を理解する。
In this course, students will understand physics of high-energy astrophysical phenomena related with black holes and neutron stars observed with broadband radiation from radio to gamma-rays, high-energy particles, and gravitational waves.
天体物理の実際の現象を教材にし、１）天体現象に適用できる基礎物理の理解、２）観測データの解析のそれぞれについて実習を行い、実践的な理解を深めることを目的とする。天体現象としては、銀河の中の星やガスの運動、ブラックホール近傍のガスの運動、ガスからの放射、銀河の大規模構造などさまざまなスケールの現象を扱う。３セメスターまでに学んだ物理学（力学、解析力学、電磁気学、熱力学など）を扱う。
In this course, students will understand (1) basic physics applicable for astronomical phenomena and (2) basic methods of observational data analysis, by practice and discussion. We will discuss motions of stars and gasses in galaxies, gas motions around black holes, radiation from gasses, global structure of galaxies, and so on. Related physics include mechanics, electrodynamics, thermodynamics, and so on.
中性子星やブラックホール，白色矮星などのコンパクト天体は主に星コアの重力崩壊と連星の合体の最中に生まれ，大きな重力エネルギーを瞬時に解放する．どのような親星からどのようなコンパクト天体がいつどこでどのような爆発現象を伴って生まれるのか？
時間領域天文学，マルチメッセンジャー天文学が急速に発展する中，コンパクト天体形成史のミッシングリンクが次々と埋まり，一方で新たな謎が次々と発掘されている．主に超新星，Gamma-Ray Burst，Fast Radio Burstなどの突発天体を題材に、理論、観測の基礎から出発して研究の最前線までを概観し、今後解くべき問題を考察する.
Compact objects such as neutron stars, black holes, and white dwarfs are mainly born during the gravitational collapse of stellar cores and the merger of binary objects, and release large amounts of gravitational energy instantaneously. What kind of compact objects are born from what kind of parent star, when, where, and with what kind of explosive phenomena?
With the rapid development of time-domain astronomy and multi-messenger astronomy, the missing links in the formation history of compact objects are being filled one after another, while new mysteries are being discovred. In this course, I will start from the basics of theory and observation to the forefront of research, mainly focusing on supernovae, Gamma-Ray Bursts, and Fast Radio Bursts, and discuss the problems to be solved in the future.
天体物理の実際の現象を教材にし、１）天体現象に適用できる基礎物理の理解、２）観測データの解析のそれぞれについて実習を行い、実践的な理解を深めることを目的とする。天体現象としては、銀河の中の星やガスの運動、ブラックホール近傍のガスの運動、ガスからの放射、銀河の大規模構造などさまざまなスケールの現象を扱う。３セメスターまでに学んだ物理学（力学、解析力学、電磁気学、熱力学など）を扱う。
In this course, students will understand (1) basic physics applicable for astronomical phenomena and (2) basic methods of observational data analysis, by practice and discussion. We will discuss motions of stars and gasses in galaxies, gas motions around black holes, radiation from gasses, global structure of galaxies, and so on. Related physics include mechanics, electrodynamics, thermodynamics, and so on.
現代の素粒子物理学の研究には２つの方法がある。１つは大強度または高エネルギーの加速器を用いて、高エネルギー状態を調べる方法である。もう一つは、低放射能環境化で極めて稀な現象を通じて素粒子の性質を調べたり、加速器では実現できない高エネルギー状態を作り出す宇宙の天体現象からの信号を調べる非加速器素粒子実験である。本講義では、この非加速器素粒子実験を概説する。
Modern particle physics research can be carried out in two ways: first, by using high-intensity or high-energy accelerators to investigate high-energy states. The other is non-accelerator particle experiments, which investigate the properties of elementary particles through extremely rare phenomena in low-radioactive environments or by examining signals from astronomical phenomena in the Universe that produce high-energy states that cannot be achieved with accelerators. This lecture will give an overview of these non-accelerator particle experiments.
高エネルギー原子核反応等により生成された不安定な粒子が原子・分子系に取込まれると、通常の化学反応では見られないような奇妙な化学反応がおこる。不安定な粒子として、素粒子、反粒子、放射性同位体をとりあつかう。陽電子は電子の反粒子で、電荷の符号以外は電子と同じ物理的性質をもつ。陽電子は、電子と接触すると対消滅し、複数本のガンマ線を放出する。このガンマ線を測定することにより、陽電子をプローブとして原子・分子から材料まで様々な化学物質を分析することができる。環境中には、天然および人工の放射性同位体が存在し、これらを摂取することによる内部被ばくの原因となっており、環境中の放射性同位体の動態の解明が望まれています。環境中の放射性同位体の動向や振る舞いについて解説する。
When unstable particles created by high energy nuclear reaction etc. are incorporated into atomic/molecular systems, exotic chemical reactions which are not seen in ordinary chemical reactions occur. As unstable particles, elementary particles, antiparticles, radioactive isotopes will be considered. A positron is an antiparticle of an electron and has the same physical properties as an electron except for the sign of charge. The positron annihilates when it comes in contact with an electron and emits a few gamma rays. By measuring these gamma rays, it is possible to analyze various chemical substances from atom/molecule to materials using positron as a probe. Natural and artificial radioactive isotopes exist in the environment, causing internal exposure by incorporated them, and elucidation of the movement of radioactive isotopes in the environment is needed. Trends and behavior of radioactive isotope in the environment will be explained.
中性子星やブラックホール，白色矮星などのコンパクト天体は主に星コアの重力崩壊と連星の合体の最中に生まれ，大きな重力エネルギーを瞬時に解放する．どのような親星からどのようなコンパクト天体がいつどこでどのような爆発現象を伴って生まれるのか？
時間領域天文学，マルチメッセンジャー天文学が急速に発展する中，コンパクト天体形成史のミッシングリンクが次々と埋まり，一方で新たな謎が次々と発掘されている．主に超新星，Gamma-Ray Burst，Fast Radio Burstなどの突発天体を題材に、理論、観測の基礎から出発して研究の最前線までを概観し、今後解くべき問題を考察する.
Compact objects such as neutron stars, black holes, and white dwarfs are mainly born during the gravitational collapse of stellar cores and the merger of binary objects, and release large amounts of gravitational energy instantaneously. What kind of compact objects are born from what kind of parent star, when, where, and with what kind of explosive phenomena?
With the rapid development of time-domain astronomy and multi-messenger astronomy, the missing links in the formation history of compact objects are being filled one after another, while new mysteries are being discovred. In this course, I will start from the basics of theory and observation to the forefront of research, mainly focusing on supernovae, Gamma-Ray Bursts, and Fast Radio Bursts, and discuss the problems to be solved in the future.
太陽系天体，すなわち惑星や衛星の周辺プラズマや大気の変動現象により生成される放射エネルギーは，可視・赤外・紫外線や電波の形で放射される．この観測から，天体やその周辺で発生する物理プロセスをリモートセンシングすることが可能である．東北大学は，オーロラや惑星微量気体の検出など地球・惑星電磁圏・大気圏の変動現象の観測や大気組成の地上と宇宙からの観測により，数々の成果を挙げてきた．
また，近年の計算機の性能向上とシミュレーション技術の発達により，太陽系天体近傍の物理現象を定量的に理解することが可能となってきた．
本講義では，太陽系天体の物理現象の解明を将来さらに発展させていくに必要な，光・赤外や電波・レーダー計測技術，地球・惑星観測に不可欠な人工衛星・惑星探査機技術，ならびにコンピュータシミュレーション技術について，その基礎を学ぶ．
Energy generated in the solar system, such as planetary atmospheres, small bodies, and surrounding plasmas is emitted as the electromagnetic waves in the visible, infrared, ultraviolet and radio ranges. Remote-sensing observations of these waves are useful to understand the physical processes in/around the solar system objects. Tohoku University has produced many results by the remote-sensing of physical processes in the earth, and planetary magnetospheres, such as the measurements of aurora, planetary trace gases, and atmospheric compositions from the ground and space.
In addition, recent improvements in computer performance and the development of simulation technology bring us quantitative understanding of physical phenomena in the solar system.
In this lecture, we will learn the basics of optical, infrared, ultra-violet, radio wave and radar measurement techniques and satellites and planetary probe engineering which are essential for the earth and planetary observations. We will also learn computer simulation techniques. These techniques are necessary for further elucidation of the physical phenomena in the solar system.
相対論は、宇宙の姿や進化を記述するために必須の基本的ツールであるだけなく、GPS衛星を活用した高精度な位置測定精度実現など現代人の生活を支えるなくてはならない学問である。一方で学習が進むにつれて伴う煩雑な計算から、習得困難な学問として未だ敬遠されがちであるようだ。相対論は、幾つかの基本原理を元に理論体系が構築されており、道筋を一から辿れば誰でも理解できる学問である。本講義では、まず光速度不変の原理と特殊相対性原理を元に光時計を用いた仮想的実験から特殊相対論におけるローレンツ変換の公式を出来るかぎり図をたよりに導出する。次に等価原理と一般相対性原理から重力場中の物理がどのように記述できるのか出来るかぎり図を用いて直感に訴える形で示す。強い重力場を伴う白色矮星などのコンパクト星やブラックホール、重力レンズ現象や宇宙論の基礎等、物理を学ぶ学生が最低限理解しておくべき応用例を紹介する。
Relativity plays the central role not only to describe our universe but also to support our life. In this lecture, fundamentals of the relativity, especially the general relativity are lectured.