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この講義では、素粒子標準模型を超える物理法則の必要性と、未知の素粒子物理現象の研究を通して素粒子標準理論がどのように拡張されるべきであるか、特にフレーバー物理の観点から概観します。その一例として、ミューオンに焦点を当て、異常磁気能率（g-2）および電気双極子能率（EDM）の精密計算と精密測定、荷電レプトン数非保存過程の破れの探索などについて基礎的な解説します。最後に、ミューオンを用いた素粒子実験の将来、またその技術の様々な分野への応用可能性について解説します。
This lecture contains an overview of the need for physical laws that go beyond the standard model of particle physics and how the standard model should be extended through research on new particle physics phenomena, especially from the perspective of flavor physics. As an example, the lecture focuses on muons, and provides basic explanations on precise calculations and measurements of anomalous magnetic moment (g-2) and electric dipole moment (EDM), and the search for violation of charged lepton flavor. Finally, the future prospect of particle experiments using muons and the potential applications of this technology to various fields are discussed.
この講義では、素粒子標準模型を超える物理法則の必要性と、未知の素粒子物理現象の研究を通して素粒子標準理論がどのように拡張されるべきであるか、特にフレーバー物理の観点から概観します。その一例として、ミューオンに焦点を当て、異常磁気能率（g-2）および電気双極子能率（EDM）の精密計算と精密測定、荷電レプトン数非保存過程の破れの探索などについて基礎的な解説します。最後に、ミューオンを用いた素粒子実験の将来、またその技術の様々な分野への応用可能性について解説します。
This lecture contains an overview of the need for physical laws that go beyond the standard model of particle physics and how the standard model should be extended through research on new particle physics phenomena, especially from the perspective of flavor physics. As an example, the lecture focuses on muons, and provides basic explanations on precise calculations and measurements of anomalous magnetic moment (g-2) and electric dipole moment (EDM), and the search for violation of charged lepton flavor. Finally, the future prospect of particle experiments using muons and the potential applications of this technology to various fields are discussed.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
授業にはGoogle Classroomを利用（クラスコード cmbrg6e）
１．目的
電子情報システム・応物系関連工学を学ぶ者にとって基礎的かつ必須的な科目の電磁気学Ⅰの講義内容にそって, 基礎的問題から応用的具体例についての練習問題を扱い, 実際に各自に毎時間解かせる.これにより, 講義内容の理解を確実にし, 深めるとともに応用力の養成を図る.
２．概要
電磁気学Ⅰで講義する内容に沿って, 基礎的問題から応用的問題を解く．
３．達成目標等
この授業では以下の能力を習得することを目標とする．
・真空中の電磁界について、電気双極子、ベクトルポテンシャル、およびビオ・サバールの法則を理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・物質中の静電界および静磁界を求める方法を物理的および数学的に理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・時間変化する磁界に対するファラデーの電磁誘導の法則と時間変化する電界に対する変位電流の法則からマクスウェルの方程式を求める過程を理解し, 基礎的問題から応用的問題までを解くことができる．
・マクスウェルの方程式から伝搬する電磁波の解が導かれることを理解し, 基礎的問題を解くことができる.
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
Google Classroom will be used. （classcode: cmbrg6e）
1- Purpose
To ensure the understanding of and have practice on the application of the electromagnetism via exercise on various fundamental and applicable problems, following the lecture on electromagnetism I.
2- Overview
To solve fundamental and applicable problems.
3- Achievement target
3-1: To understand and solve the problems on "electromagnetic fields in vacuum", "electric dipole", "vector potential", and "Biot-Savart's law".
3-2: To physically and mathematically understand the processes providing the electrostatic fields and the static magnetic fields in materials, and to solve the related problems.
3-3: To understand the process that the Maxwell's equations can be obtained from the Faraday's law and the Ampere's law, and apply them to fundamental problems.
3-4: To understand the process that the wave equation can be obtained from the Maxwell's equations and apply them to fundamental problems.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
授業にはGoogle Classroomを併用
１．目的
電子情報システム・応物系関連工学を学ぶ者にとって基礎的かつ必須的な科目の電磁気学Ⅰの講義内容にそって, 基礎的問題から応用的具体例についての練習問題を扱い, 実際に各自に毎時間解かせる.これにより, 講義内容の理解を確実にし, 深めるとともに応用力の養成を図る.
２．概要
電磁気学Ⅰで講義する内容に沿って, 基礎的問題から応用的問題を解く．
３．達成目標等
この授業では以下の能力を習得することを目標とする．
・真空中の電磁界について、電気双極子、ベクトルポテンシャル、およびビオ・サバールの法則を理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・物質中の静電界および静磁界を求める方法を物理的および数学的に理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・時間変化する磁界に対するファラデーの電磁誘導の法則と時間変化する電界に対する変位電流の法則からマクスウェルの方程式を求める過程を理解し, 基礎的問題から応用的問題までを解くことができる．
・マクスウェルの方程式から伝搬する電磁波の解が導かれることを理解し, 基礎的問題を解くことができる.
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
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1- Purpose
To ensure the understanding of and have practice on the application of the electromagnetism via exercise on various fundamental and applicable problems, following the lecture on electromagnetism I.
2- Overview
To solve fundamental and applicable problems.
3- Achievement target
3-1: To understand and solve the problems on "electromagnetic fields in vacuum", "electric dipole", "vector potential", and "Biot-Savart's law".
3-2: To physically and mathematically understand the processes providing the electrostatic fields and the static magnetic fields in materials, and to solve the related problems.
3-3: To understand the process that the Maxwell's equations can be obtained from the Faraday's law and the Ampere's law, and apply them to fundamental problems.
3-4: To understand the process that the wave equation can be obtained from the Maxwell's equations and apply them to fundamental problems.
素粒子物理学は，物質の基本構成要素とその相互作用について研究することによって，我々の世界を理解しようとする学問である．本授業では、素粒子物理の考え方，素粒子物理学において重要な実験事実について解説し，素粒子物理の基礎を学習することを目的とする．
(この授業は，日本語を母国語と『しない』人のための授業です．）
The science of particle physics is to understand our world by studying particles which constitute the Universe and their interactions.
The purpose of this class is to explain the basic concept of the particle physics and important experimental facts, and to learn the basics of the particle physics.
暗黒物質は、銀河の回転曲線や重力レンズ効果、宇宙背景放射などの観測結果からその存在が示され、宇宙の総質量エネルギーの約27％を占めていると考えられている。さらに、冷たい暗黒物質は宇宙の構造形成において重要な役割を果たし、標準宇宙論において欠かすことのできない重要な構成要素である。一方で、暗黒物質の候補は素粒子物理における標準模型には含まれておらず、標準模型を超える物理を示唆する存在とされている。
本講義では、素粒子物理学における暗黒物質について講義を行う。これまでに様々な暗黒物質モデルが提案されているが、それらのモデルの特徴、理論的動機、問題点などについて概観する。また、主要な暗黒物質候補に関する実験的な探索方法についても講義を行う。この講義を通じて、暗黒物質と素粒子標準模型を超える物理の繋がりを理解することを目的とする。
Observations of galaxy rotation curves, gravitational lensing effects, and cosmic microwave background radiation indicate the existence of dark matter, which accounts for about 27% of the total mass-energy of the universe. Furthermore, cold dark matter plays an important role in the structure formation of the universe and is an indispensable component of the Standard Cosmology. On the other hand, dark matter candidates are not included in the Standard Model in particle physics, which suggests physics beyond the Standard Model.
In this lecture, we discuss dark matter in particle physics. So far various dark matter models have been proposed, and in this lecture, we review their characteristics, theoretical motivations, and problems. Experimental search methods for major dark matter candidates will also be discussed. Through this lecture, the aim is to understand the connection between dark matter and physics beyond the Standard Model of elementary particles.
暗黒物質は、銀河の回転曲線や重力レンズ効果、宇宙背景放射などの観測結果からその存在が示され、宇宙の総質量エネルギーの約27％を占めていると考えられている。さらに、冷たい暗黒物質は宇宙の構造形成において重要な役割を果たし、標準宇宙論において欠かすことのできない重要な構成要素である。一方で、暗黒物質の候補は素粒子物理における標準模型には含まれておらず、標準模型を超える物理を示唆する存在とされている。
本講義では、素粒子物理学における暗黒物質について講義を行う。これまでに様々な暗黒物質モデルが提案されているが、それらのモデルの特徴、理論的動機、問題点などについて概観する。また、主要な暗黒物質候補に関する実験的な探索方法についても講義を行う。この講義を通じて、暗黒物質と素粒子標準模型を超える物理の繋がりを理解することを目的とする。
Observations of galaxy rotation curves, gravitational lensing effects, and cosmic microwave background radiation indicate the existence of dark matter, which accounts for about 27% of the total mass-energy of the universe. Furthermore, cold dark matter plays an important role in the structure formation of the universe and is an indispensable component of the Standard Cosmology. On the other hand, dark matter candidates are not included in the Standard Model in particle physics, which suggests physics beyond the Standard Model.
In this lecture, we discuss dark matter in particle physics. So far various dark matter models have been proposed, and in this lecture, we review their characteristics, theoretical motivations, and problems. Experimental search methods for major dark matter candidates will also be discussed. Through this lecture, the aim is to understand the connection between dark matter and physics beyond the Standard Model of elementary particles.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
電磁気学は電気関連工学および物理学を学ぶ者にとって必須の科目である．授業は電磁気学基礎論，電磁気学Ⅰ，電磁気学Ⅱに分けられており，これら3つの科目を受講することにより，統一的に電磁気学を学習することができる．電磁気学Ⅰでは，主に物質中のマクスウェルの方程式を導き，これより真空中では光速で伝搬する電磁波の解が求められる過程を学ぶ．
２．概要
まず真空中の電磁界について理解を深め,次いで誘電体や磁性体などの物質中の静電界および静磁界が誘電率と透磁率を用いて表されることを学ぶと共に，時間的に変化する磁界と電界の振る舞いを学び，物質中のマクスウェルの方程式を導出し，これを用いると電磁波伝搬などの電磁界現象が説明できることを理解する．
３．達成目標等
・真空中の電磁界について、電気双極子、ベクトルポテンシャル、およびビオ・サバールの法則を理解する．
・物質中の静電界および静磁界を求める方法を物理的および数学的に理解する．
・時間変化する磁界に対するファラデーの電磁誘導の法則と時間変化する電界に対する変位電流の法則からマクスウェルの方程式を求める過程を理解する．
・マクスウェルの方程式から伝搬する電磁波の解が導かれることを理解する．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
Lecture materials and information including class guidance will be informed using Google Classroom.
1. Objective
Electromagnetism is an essential subject for those who learn the electrical-related engineering and physics. It is possible to learn the unified electromagnetism by taking a series classes of electromagnetism basic theory, electromagnetism I (this class), and electromagnetism II. This class mainly aimed to derive the Maxwell's equations in material, and accordingly to learn the electromagnetic wave propagating at the speed of light in a vacuum.
2. Overview
Firstly, to deepen the understanding of electromagnetic field in a vacuum. Secondary, to understand the electrostatic and static magnetic fields in material such as dielectric or magnetic materials, along with learning of dielectric permittivity and magnetic permeability. Thirdly to learn time-varying behavior of electric and magnetic fields and to derive the Maxwell's equations in material. As well, to understand the Maxwell's equations could explain well the time-varying electromagnetic field phenomena such as electromagnetic wave propagation.
3. Goals
- Electromagnetic field in a vacuum: To understand electric dipole, the law of the vector potential, and the Biot-Savart law.
- Electromagnetic field in material: To understand methods of obtaining an electrostatic and a static magnetic fields physically and mathematically.
- Process of obtaining the Maxwell's equations: To understand the process through the law of displacement current associated with electric field and the law of electromagnetic induction to the time-varying magnetic field (Faraday's law).
- Electromagnetic wave propagation: To understand the wave propagation based on the Maxwell's equations.
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１．目的
電磁気学は電気関連工学および物理学を学ぶ者にとって必須の科目である．授業は電磁気学基礎論，電磁気学Ⅰ，電磁気学Ⅱに分けられており，これら3つの科目を受講することにより，統一的に電磁気学を学習することができる．電磁気学Ⅰでは，主に物質中のマクスウェルの方程式を導き，これより真空中では光速で伝搬する電磁波の解が求められる過程を学ぶ．
２．概要
まず真空中の電磁界について理解を深め,次いで誘電体や磁性体などの物質中の静電界および静磁界が誘電率と透磁率を用いて表されることを学ぶと共に，時間的に変化する磁界と電界の振る舞いを学び，物質中のマクスウェルの方程式を導出し，これを用いると電磁波伝搬などの電磁界現象が説明できることを理解する．
３．達成目標等
・真空中の電磁界について、電気双極子、ベクトルポテンシャル、およびビオ・サバールの法則を理解する．
・物質中の静電界および静磁界を求める方法を物理的および数学的に理解する．
・時間変化する磁界に対するファラデーの電磁誘導の法則と時間変化する電界に対する変位電流の法則からマクスウェルの方程式を求める過程を理解する．
・マクスウェルの方程式から伝搬する電磁波の解が導かれることを理解する．
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1. Objective
Electromagnetism is an essential subject for those who learn the electrical-related engineering and physics. It is possible to learn the unified electromagnetism by taking a series classes of electromagnetism basic theory, electromagnetism I (this class), and electromagnetism II. This class mainly aimed to derive the Maxwell's equations in material, and accordingly to learn the electromagnetic wave propagating at the speed of light in a vacuum.
2. Overview
Firstly, to deepen the understanding of electromagnetic field in a vacuum. Secondary, to understand the electrostatic and static magnetic fields in material such as dielectric or magnetic materials, along with learning of dielectric permittivity and magnetic permeability. Thirdly to learn time-varying behavior of electric and magnetic fields and to derive the Maxwell's equations in material. As well, to understand the Maxwell's equations could explain well the time-varying electromagnetic field phenomena such as electromagnetic wave propagation.
3. Goals
- Electromagnetic field in a vacuum: To understand electric dipole, the law of the vector potential, and the Biot-Savart law.
- Electromagnetic field in material: To understand methods of obtaining an electrostatic and a static magnetic fields physically and mathematically.
- Process of obtaining the Maxwell's equations: To understand the process through the law of displacement current associated with electric field and the law of electromagnetic induction to the time-varying magnetic field (Faraday's law).
- Electromagnetic wave propagation: To understand the wave propagation based on the Maxwell's equations.
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１．目的
電子情報システム・応物系関連工学を学ぶ者にとって基礎的かつ必須的な科目の電磁気学Ⅰの講義内容にそって, 基礎的問題から応用的具体例についての練習問題を扱い, 実際に各自に毎時間解かせる.これにより, 講義内容の理解を確実にし, 深めるとともに応用力の養成を図る.
２．概要
電磁気学Ⅰで講義する内容に沿って, 基礎的問題から応用的問題を解く．
３．達成目標等
この授業では以下の能力を習得することを目標とする．
・真空中の電磁界について、電気双極子、ベクトルポテンシャル、およびビオ・サバールの法則を理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・物質中の静電界および静磁界を求める方法を物理的および数学的に理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・時間変化する磁界に対するファラデーの電磁誘導の法則と時間変化する電界に対する変位電流の法則からマクスウェルの方程式を求める過程を理解し, 基礎的問題から応用的問題までを解くことができる．
・マクスウェルの方程式から伝搬する電磁波の解が導かれることを理解し, 基礎的問題を解くことができる.
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1- Purpose
To ensure the understanding of and have practice on the application of the electromagnetism via exercise on various fundamental and applicable problems, following the lecture on electromagnetism I.
2- Overview
To solve fundamental and applicable problems.
3- Achievement target
3-1: To understand and solve the problems on "electromagnetic fields in vacuum", "electric dipole", "vector potential", and "Biot-Savart's law".
3-2: To physically and mathematically understand the processes providing the electrostatic fields and the static magnetic fields in materials, and to solve the related problems.
3-3: To understand the process that the Maxwell's equations can be obtained from the Faraday's law and the Ampere's law, and apply them to fundamental problems.
3-4: To understand the process that the wave equation can be obtained from the Maxwell's equations and apply them to fundamental problems.