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宇宙の誕生の謎に迫るには，原子核物理学，素粒子物理学，宇宙物理学，一般相対性理論，天体物理学を含んだ諸物理学分野の知を結集することが必要です。これらの宇宙の歴史に関わる研究を最新の成果を交えながら概説します。
In order to unravel the history of the universe, we need to gather every knowledge of nuclear physics, particle physics, cosmology, general relativity and astronomy. We review the researches of these subjects also covering the latest development.
観測技術、理論の進展により、宇宙論はデータで宇宙の理論模型を検証できる実証科学に成長してきた。宇宙のはじまり、インフレーション、から現在の多様の宇宙構造の形成まで宇宙の進化史についての概観を解説する。
With advances in observational technology and theory, cosmology has grown into "precision cosmology", where theoretical models of the universe can be rigorously tested with data. This lecture will provide an overview of the history of the universe from the beginning, inflation, to the formation of the various cosmic structures of the present day.
宇宙空間は目に見える星以外にも多様な状態にある原子ガス、分子ガス、プラズマやダスト（広義には宇宙線・磁場・輻射も含む）などに満たされており、これらを総称して星間物質と呼ぶ。宇宙の進化を理解するには、星間物質から天体が形成され、天体から星間物質へと還っていく物質の循環を理解しなければならない。この授業では多様な星間物質の性質や構造、そして銀河や星形成と星間物質の関係を、そこで働く物理過程に基づいて理解することを目的とする。
The interstellar field is not empty, but filled with atomic, molecular gases, plasma and dusts (also cosmic rays, magnetic fields and radiation in a broad sense) and these are known as the interstellar medium (ISM) as a whole. In order to understand the evolution of the Universe, it is of crucial importance to understand circulation of materials between the ISM and astronomical objects. In this course, students will learn the nature and structure of the ISM and its link to galaxies and star formation processes based on physical processes.
天体物理学が取り扱う対象は惑星・恒星から、銀河、さらには宇宙全体と幅広い階層にわたっている。これらの天体・天体現象の物理を理解するためには、力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学、原子核物理学、相対論など様々な物理の知識を総合的に駆使する必要がある。本講義では、宇宙の様々な天体・天体現象を題材にして、これらの物理を応用することで、天体物理学の基礎を学ぶ。
Astrophysics covers various objects and phenomena in the Universe, from planets, stars, galaxy, and the whole Universe. To understand physics of these objects, we must combine the knowledge from dynamics, electromagnetism, thermodynamics, statistical mechanics, quantum mechanics, nuclear physics, relativity, and so on. In this lecture, students learn about the foundation of astrophysics by applying various physics to the actual objects in the Universe.
恒星は宇宙の基本的な構成要素であり、宇宙の様々な天体・天体現象を理解するためには、恒星の性質を理解することが必要となる。本講義では、これまで学んだ力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学、原子核物理学、相対論など様々な物理の知識を総合的に用いて、恒星の性質や恒星の進化の基礎を学ぶ。
Stars are fundamental ingredients in the Universe. Thus, to understand various objects and phenomena in the Universe, one must know the basic properties of stars. In this lecture, students lean the basic of stellar properties and stellar evolution by applying dynamics, electromagnetism, thermodynamics, statistical mechanics, quantum mechanics, nuclear physics, relativity, and so on.
膨張する宇宙における銀河の形成と進化過程の理論的基礎を学ぶ。
恒星系としての銀河動力学の基礎、膨張宇宙のダイナミクスの基礎を
学ぶとともに、銀河形成の基礎物理と恒星進化を基盤とする化学進化、
さらに銀河宇宙の暗黒物質とその正体に関する最近の研究について
理解する。
In this lecture, we study the theoretical basics for the expanding
Universe and for the formation and evolution of galaxies.
Several basic principles on the related subjects will be
lectured, including the basis of galaxy dynamics as stellar system,
observational cosmology, basic physics of galaxy formation and
chemical evolution based on stellar evolution. We will also learn
physics and nature of dark matter in the Universe.
原子核を構成する陽子・中性子は、クォークという素粒子から作られた複合粒子であることが分かっている。クォークは単体として陽子・中性子（ハドロン）から取り出すことは出来ないが、ビックバンにより宇宙が開闢した直後には、宇宙はクォークが自由に飛びまわるクォークのガス状態だったと考えられる。宇宙の膨張により温度が下がると、クォークは陽子・中性子の中に閉じ込められ、軽い原子核を作り、電子をまとい原子を形成した。さらに重力によって原子が集まり星が形成されると、星の中でより重い原子核（すなわち重い元素）が合成された。最終的には超新星爆発や中性子星合体によってさらに重い原子核が合成され宇宙にばらまかれ、我々の世界の物質を構成する様々な元素が作られていったと考えられている。これら全ての過程を統一的に理解することは、物質科学の出発点ともいうべき壮大なテーマであり、それこそが、現代の原子核物理学＝ハドロンや原子核など強い相互作用に支配されたクォーク多体系の物理学、の使命である。
本講義では、こうした物質進化の歴史に沿って、クォークからスタートして原子核物理学を概観する。また、どういう実験事実からそれが分かってきたのか、最先端の研究の状況はどうか（例えば、中性子星内部の未知物質を加速器実験で解明しようとする実験など）、といった点にも触れながら講義を行う。
It is known that the protons and neutrons that compose atomic nuclei are composite particles made of elementary particles called quarks. Although quarks cannot be extracted from protons and neutrons (hadrons) as single particles, it is believed that immediately after the creation of the universe by the Big Bang, the universe was in a quark gas state with quarks flying around freely. As the temperature dropped due to the expansion of the universe, quarks were confined in protons and neutrons, which formed light nuclei and then created atoms by clothing electrons. After that, gravity brought the atoms together to form stars, and heavier nuclei (i.e., heavier elements) were synthesized within the stars. Finally, supernova explosions and neutron star mergers produced even heavier nuclei and dispersed them throughout the universe to create the variety of elements that make up the matter in our present world. Understanding all these processes in a unified manner is a grand theme as the starting point of material science, and this is the mission of modern nuclear physics, i.e., the physics of quark many-body systems such as hadrons and nuclei governed by strong interaction.
In this lecture, I will give an overview of nuclear physics starting from quarks along the history of matter evolution. The lecture will also touch on what kind of experimental facts have led to this understanding, and the state of the art of research (e.g., accelerator experiments to elucidate unknown matter in neutron stars).
天文学は最も古い学問であるともに、近年最も目覚しい発展を遂げている
学問のひとつである。また、天文学の対象は星から宇宙全体に渡る最も
広い空間範囲におよび、さらに生命の存在にも関わる根源的な学問である。
この講義では、このような天文学の内容を概観し、星、銀河、さらに宇宙の
構造と進化について解説する。
Astronomy is not only the oldest science but also is achieving the most significant progress in recent years.
Astronomy also covers the widest spatial domain, from stars to the entire Universe, and even the presence
of life, namely the most fundamental subject. In this lecture, we learn these aspects of astronomy, based on
the basic knowledge on the structure and evolution of stars, galaxies and the Universe itself.