宇宙物理学特論1

Selected Topics in Astrophysics 1

991CU01

12PHAST501

加瀬　竜太郎

Ryotaro Kase

2025年度前期

2025年度

①First semester

月曜4限

From 14:40 to 16:10, Monday

理学研究科　物理学専攻

Department of Physics, Graduate School of Science

1.0単位

講義

Lecture

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⑧ [遠隔]オンライン授業（非同期）/ [Remote]Online (asynchronized remote)

最近の観測技術の進歩により，宇宙の過去から現在までの進化の様子や宇宙の物質の組成などが，高い精度で検証されるようになってきた．本講では，一般相対論に基づく標準的な宇宙論についての講義を行い，それがどのように観測と結びつくかについて解説する．特に，宇宙を構成する物質の進化，宇宙初期のインフレーション理論，観測と直接関連する宇宙論的な距離，暗黒エネルギーの観測的な証拠，等のトピックスに関する講義を行う．

Recent advances in observation technology have made it possible to verify the evolution of the universe from the past to the present and the composition of matter in the universe with high accuracy. In this lecture, we study standard cosmology based on general relativity, and explain how it is connected to observations. In particular, we focus on topics such as the evolution of the matter species in the universe, inflation theory in the early universe, cosmological distances related to observations, and observational evidence of dark energy.

現代宇宙論を理解する上での基礎事項を確実に習得する．

To master the basics of understanding modern cosmology.

宇宙の膨張，熱史，初期宇宙の物理が数学的にどのように記述され，観測的に検証されてきたのかについて理解することを目標とする．

To understand how the various phenomena, such as the expansion of the universe, its thermal history, and the physics of the early universe, are theoretically described and observationally verified.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

一般相対論を前提に話を進めるためすでに修得していることが望ましいが，本講義ではアインシュタイン方程式を道具として使用することにとどめるため，未修得でも差し支えない．

Although it is desirable to have learned general relativity, students who have not learned it can also take this course since we only use the Einstein equations as a tool in this lecture.

課題に対する作文　Essay

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レポートによる．

Evaluated by reports.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
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It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
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入門 現代の宇宙論 インフレーションから暗黒エネルギーまで・辻川信二・講談社・2022・978-4065266311,

現代宇宙論講義・辻川信二・サイエンス社・2013・978-4-7819-9972-2,
宇宙論の物理<上>・松原隆彦・東京大学出版会・2014・978-4-13-062615-6，
宇宙論の物理<下>・松原隆彦・東京大学出版会・2014・978-4-13-062616-3．

第1回: ガイダンス，宇宙論の概要
第2回: アインシュタイン方程式に基づく宇宙膨張方程式の導出
第3回: 宇宙を構成する物質とエネルギー運動量テンソル
第4回: フリードマン方程式の解とビッグバン
第5回: ビッグバン宇宙論の矛盾点とインフレーションの導入による解決可能性
第6回: インフレーション理論1
第7回: インフレーション理論2
第8回: レポート出題

Lecture 1: Guidance and Overview of Cosmology
Lecture 2: Derivation of the Cosmic Expansion Equation from Einstein's Field Equations
Lecture 3: Relativistic/Non-relativistic matter and Energy-Momentum Tensor
Lecture 4: Solutions of the Friedmann Equation and the Big Bang
Lecture 5: Inconsistencies in Big Bang Cosmology and the Potential Resolution via Inflation
Lecture 6: Inflation Theory I
Lecture 7: Inflation Theory II
Lecture 8: Report Assignment

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