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最終更新日:2020.02.17

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宇宙物理学ハンドブック

宇宙物理学ハンドブック

A5/912ページ/2020年02月01日
ISBN978-4-254-13127-7 C3542
定価24,200円(本体22,000円+税)

高原文郎 ・家正則 ・小玉英雄 ・高橋忠幸 編

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紀伊國屋書店 旭屋倶楽部 東京都書店案内

重力理論,宇宙線,素粒子・原子核,プラズマ・流体などの広範な分野と深いかかわりをもち,相対論的宇宙論,ブラックホールや中性子星を中心に発展を遂げてきた宇宙物理学。近年,電磁波観測からニュートリノ,重力波へとさらなる展開をみせている。その全体像と正確な知識を提供。学部上級以上対象。〔内容〕宇宙物理学の概観/天体の物理/宇宙論/相対論的天体と高エネルギー宇宙物理学/宇宙の観測/付録(輻射過程,熱・統計力学,流体・プラズマ,素粒子・原子核)

編集部から

重力理論,宇宙線,素粒子・原子核,プラズマ・流体などの広範な分野と深いかわりをもち,相対論的宇宙論, ブラックホールや中性子星を中心に発展を遂げてきた宇宙物理学。近年,電磁波観測からニュートリノ,重力波へとさらなる展開をみせている。第一線の研究者が,その全体像と正確な知識を提供.

執筆者一覧

◎編集委員
高原文郎 大阪大学名誉教授
家 正則 国立天文台名誉教授
小玉英雄 京都大学名誉教授
高橋忠幸 東京大学

目次

第1章 宇宙物理学の概観
 1.1 宇宙物理学の歴史
  1.1.1 宇宙物理学の前史 高原文郎
  1.1.2 宇宙物理学の誕生 高原文郎
  1.1.3 1960年代の発見の時代 高原文郎
  1.1.4 現在まで 高原文郎
 1.2 宇宙物理学の特徴
 1.3 本書の構成
第2章 天体の物理
 2.1 星の構造と進化
  2.1.1 概要 高原文郎
  2.1.2 球対称の星の構造 高原文郎
  2.1.3 ポリトロープ球と積分定理 高原文郎
  2.1.4 状態方程式 高原文郎
  2.1.5 輻射輸送 高原文郎
  2.1.6 吸収係数 柴橋博資
  2.1.7 対流 柴橋博資
  2.1.8 熱核反応 冨永 望
  2.1.9 前主系列星 大向一行
  2.1.10 主系列星 冨永 望
  2.1.11 赤色巨星以降の進化 冨永 望
  2.1.12 白色矮星 蜂巣 泉
  2.1.13 連星系の進化 蜂巣 泉
  2.1.14 回転星 蜂巣 泉
  2.1.15 質量放出 山村一誠
  2.1.16 星震学 柴橋博資
 2.2 超新星爆発
  2.2.1 超新星の分類 冨永 望
  2.2.2 コア崩壊型超新星 諏訪雄大
  2.2.3 炭素爆燃型超新星 蜂巣 泉
  2.2.4 超新星爆発から超新星残骸への進化 政井邦昭
  2.2.5 超新星残骸の物理 政井邦昭
 2.3 元素の起源
  2.3.1 宇宙の元素組成 和南城伸也
  2.3.2 元素合成の基本的過程 冨永 望
  2.3.3 s過程 須田拓馬
  2.3.4 r過程 和南城伸也
  2.3.5 線ガンマ線を用いた観測 和南城伸也
 2.4 星間物質
  2.4.1 星間雲の多相構造 山本 智
  2.4.2 星間分子雲 山本 智
  2.4.3 星間ガスの熱的・力学的性質 犬塚修一郎
  2.4.4 星間分子 山本 智
  2.4.5 星間ダスト 山村一誠
  2.4.6 星間磁場 河野孝太郎
 2.5 星形成
  2.5.1 星間雲から星の形成へ 犬塚修一郎
  2.5.2 原始星 犬塚修一郎
  2.5.3 星周円盤 深川美里
  2.5.4 原始惑星系 深川美里
  2.5.5 褐色矮星 犬塚修一郎
  2.5.6 初代星の形成と進化 大向一行
 2.6 太陽物理
  2.6.1 太陽の構造と進化 柴橋博資
  2.6.2 太陽ニュートリノ 竹内康雄
  2.6.3 日震学 柴橋博資
  2.6.4 太陽コロナ 横山央明
  2.6.5 太陽フレア 横山央明
  2.6.6 太陽風 鈴木 建
  2.6.7 太陽圏 松清修一
 2.7 銀河の構造と進化
  2.7.1 我々の銀河系 千葉柾司
  2.7.2 銀河の分類 千葉柾司
  2.7.3 銀河の観測的性質 千葉柾司
  2.7.4 銀河の構造と進化:暗黒物質ハロー 大橋隆哉
  2.7.5 恒星系力学 牧野淳一郎
  2.7.6 重力多体系の熱力学 牧野淳一郎
  2.7.7 球状星団の力学進化 牧野淳一郎
  2.7.8 銀河の基本構造 家 正則
  2.7.9 渦巻構造の起源と密度波理論 家 正則
  2.7.10 力学的進化 家 正則
  2.7.11 化学進化 青木和光
  2.7.12 原子核年代学 青木和光
  2.7.13 銀河中心ブラックホールの起源 上田佳宏
  2.7.14 高赤方偏移銀河 家 正則
  2.7.15 銀河形成過程と宇宙再電離 須佐 元
 2.8 宇宙の大規模構造
  2.8.1 銀河分布 大内正己
  2.8.2 銀河団と銀河群 大内正己
  2.8.3 銀河団の高温ガス 田村隆幸
  2.8.4 銀河の特異運動 田村隆幸
  2.8.5 重力レンズ 浜名 崇
  2.8.6 弱い重力レンズ効果 浜名 崇
  2.8.7 銀河間ガス 家 正則
  2.8.8 遠方天体の計数 上田佳宏
  2.8.9 宇宙の星形成史 大内正己
  2.8.10 可視赤外背景放射 松浦周二
  2.8.11 X線ガンマ線背景放射 井上芳幸
第3章 宇宙論
 3.1 膨張宇宙
  3.1.1 宇宙モデルの概要 小玉英雄
  3.1.2 基礎方程式と宇宙パラメータ 小玉英雄
  3.1.3 単純化された宇宙モデル 小玉英雄
  3.1.4 現実的な一様等方宇宙モデル 小玉英雄
  3.1.5 膨張宇宙における光の伝播 小玉英雄
  3.1.6 宇宙計測の原理 小玉英雄
  3.1.7 宇宙論パラメータの決定 大栗真宗
  3.1.8 非等方・非一様モデル 小玉英雄
 3.2 宇宙物質の構成・状態の進化
  3.2.1 現在の宇宙の物質構成 小玉英雄
  3.2.2 宇宙の熱史の概観 小玉英雄
  3.2.3 電離率の変化 川崎雅裕
  3.2.4 宇宙プラズマの素粒子組成と有効統計因子の変化 郡 和範
  3.2.5 ニュートリノ反応と脱結合 郡 和範
  3.2.6 宇宙初期の元素合成(BBN) 郡 和範
  3.2.7 クォーク・ハドロン転移 小玉英雄
  3.2.8 電弱相転移 船久保公一
 3.3 構造形成
  3.3.1 現在の構造形成理論の概要 小玉英雄
  3.3.2 ニュートン理論での揺らぎ 小玉英雄
  3.3.3 相対論的線形摂動論 小玉英雄
  3.3.4 膨張宇宙における揺らぎの振る舞い 小玉英雄
  3.3.5 揺らぎパワースペクトルの進化 小玉英雄
  3.3.6 非線形効果 樽家篤史
  3.3.7 暗黒物質ハローの質量関数 樽家篤史
  3.3.8 暗黒物質と原子物質の相関 大栗真宗
  3.3.9 天体分布の相関関数 松原隆彦
  3.3.10 銀河分布に対するさまざまな統計量 松原隆彦
 3.4 宇宙マイクロ波背景放射(CMB)
  3.4.1 研究の歴史と現状 市來淨與
  3.4.2 CMBの形成と伝搬 市來淨與
  3.4.3 偏光の形成 市來淨與
  3.4.4 非等方性 市來淨與
  3.4.5 スペクトル変形 川崎雅裕
  3.4.6 角度パワースペクトルの構造 市來淨與
  3.4.7 CMB観測データと宇宙論パラメータへの制限 市來淨與
  3.4.8 高次統計 須山輝明
 3.5 素粒子宇宙論
  3.5.1 暗黒物質 高橋史宜
  3.5.2 バリオン数の起源 横山順一
  3.5.3 宇宙相転移と位相欠陥 川崎雅裕
  3.5.4 暗黒エネルギー 辻川信二
  3.5.5 インフレーション宇宙シナリオ 小玉英雄
  3.5.6 重力波背景放射 横山順一
  3.5.7 宇宙創生理論 小玉英雄
第4章 相対論的天体と高エネルギー宇宙物理学
 4.1 中性子星とブラックホール
  4.1.1 一般相対論的な星の構造 小玉英雄
  4.1.2 高密度核物質の物性と中性子星の内部構造 飯田 圭
  4.1.3 高密度核物性の実験場としての中性子星 飯田 圭
  4.1.4 中性子星の観測的諸相 堂谷忠靖
  4.1.5 定常ブラックホール 小玉英雄
  4.1.6 ブラックホールに関する理論的諸定理 小玉英雄
  4.1.7 ブラックホールの観測的諸相 上田佳宏
 4.2 パルサー
  4.2.1 基本的性質 柴田晋平
  4.2.2 電波パルサーの観測 柴田晋平
  4.2.3 単極誘導 柴田晋平
  4.2.4 パルサー磁気圏とパルサー風 柴田晋平
  4.2.5 放射モデル 高田順平
  4.2.6 パルサー星雲 柴田晋平
  4.2.7 連星パルサーと2重パルサー 小玉英雄
  4.2.8 ミリ秒パルサーと食パルサー 高田順平
 4.3 X線星
  4.3.1 X線パルサー 堂谷忠靖
  4.3.2 低質量X線連星 堂谷忠靖
  4.3.3 ブラックホールX線連星 山田真也
  4.3.4 マグネター 榎戸輝揚
  4.3.5 孤立中性子星 堂谷忠靖
  4.3.6 白色矮星からのX線放射 石田 学
 4.4 活動銀河
  4.4.1 活動銀河の分類 上田佳宏
  4.4.2 セイファート銀河とクェーサー 長尾 透
  4.4.3 電波銀河 片岡 淳
  4.4.4 ブレーザー 片岡 淳
  4.4.5 低光度活動銀河 長尾 透
  4.4.6 潮汐破壊事象 片岡 淳
 4.5 ガンマ線バースト
  4.5.1 ガンマ線バーストの概要 米徳大輔
  4.5.2 コラプサーモデル 井岡邦仁
  4.5.3 中性子星連星合体モデル 井岡邦仁
  4.5.4 ファイアボールモデル 井岡邦仁
  4.5.5 残光 米徳大輔
  4.5.6 GRBとr-過程元素合成 井岡邦仁
 4.6 降着円盤
  4.6.1 降着現象 高原文郎
  4.6.2 標準円盤モデル 大須賀健
  4.6.3 移流優勢降着流 大須賀健
  4.6.4 磁化中性子星への降着 高原文郎
  4.6.5 ブラックホールへの降着 高原文郎
  4.6.6 粘性の起源 鈴木 建
  4.6.7 降着円盤の輻射流体力学 大須賀健
 4.7 相対論的ジェット
  4.7.1 理論モデルの概要 高原文郎
  4.7.2 相対論的ビーミング効果 高原文郎
  4.7.3 降着円盤からのジェット形成 高原文郎
  4.7.4 ブラックホール磁気圏 高原文郎
  4.7.5 相対論的電磁流体力学風 高原文郎
 4.8 宇宙線の起源と加速機構
  4.8.1 宇宙線の概要 森 正樹
  4.8.2 銀河宇宙線の起源と伝播 高原文郎
  4.8.3 フェルミ加速機構 高原文郎
  4.8.4 衝撃波統計加速 大平 豊
  4.8.5 衝撃波加速と磁場増幅機構 大平 豊
  4.8.6 最高エネルギー宇宙線 荻尾彰一
  4.8.7 宇宙線電子陽電子と反陽子 郡 和範
  4.8.8 銀河ガンマ線 森 正樹
  4.8.9 高エネルギー宇宙ニュートリノ 村瀬孔大
 4.9 重力波天文学
  4.9.1 一般相対論の正準理論 小玉英雄
  4.9.2 重力波の基本的性質 小玉英雄
  4.9.3 ブラックホール時空での電磁波と重力波 小玉英雄
  4.9.4 重力波天文学 田越秀行
  4.9.5 重力波放出によるコンパクト連星の進化 田越秀行
  4.9.6 コンパクト星連星の合体による重力波 柴田 大
  4.9.7 重力理論の検証 千葉 剛
第5章 宇宙の観測
  5.0.1 天体からの放射 家 正則
  5.0.2 大気の影響 家 正則
 5.1 光赤外観測
  5.1.1 光赤外観測の歴史と概要 家 正則
  5.1.2 赤外線観測の歴史と概要 松原英雄
  5.1.3 望遠鏡光学系 本原顕太
  5.1.4 観測モード 本原顕太
  5.1.5 光学素子 本原顕太
  5.1.6 検出器 本原顕太
  5.1.7 補償光学 家 正則
  5.1.8 光赤外干渉計 小谷隆行
  5.1.9 代表的地上望遠鏡 家 正則
  5.1.10 代表的スペース望遠鏡 松原英雄
  5.1.11 データアーカイブ 本原顕太
 5.2 電波観測
  5.2.1 電波天文学の歴史と概要 齋藤正雄
  5.2.2 電波望遠鏡 井口 聖
  5.2.3 受信機 齋藤正雄
  5.2.4 電波干渉計 齋藤正雄
  5.2.5 代表的電波望遠鏡 井口 聖
  5.2.6 電波観測モード 平松正顕
 5.3 X線・ガンマ線観測
  5.3.1 X線天文学の歴史と概要 高橋忠幸
  5.3.2 ガンマ線天文学の歴史と概要 高橋忠幸
  5.3.3 X線・ガンマ線の検出原理 高橋忠幸
  5.3.4 X線光学系 岡島 崇
  5.3.5 X線・ガンマ線検出器 高橋忠幸
  5.3.6 GRB観測 米徳大輔
  5.3.7 高エネルギー宇宙物理のデータアーカイブ 海老沢研
 5.4 宇宙線観測
  5.4.1 宇宙線観測の歴史と概要 森 正樹
  5.4.2 粒子識別とエネルギー決定の原理 森 正樹
  5.4.3 粒子識別検出装置 鳥居祥二
  5.4.4 空気シャワー観測の原理 荻尾彰一
  5.4.5 空気シャワー観測装置 荻尾彰一
  5.4.6 超高エネルギーガンマ線観測の原理 窪 秀利
  5.4.7 空気チェレンコフ光によるガンマ線観測装置 窪 秀利
  5.4.8 ガンマ線の空気シャワー観測 窪 秀利
  5.4.9 ニュートリノ観測の原理と概要 中畑雅行
  5.4.10 地下水チェレンコフ装置 中畑雅行
  5.4.11 超高エネルギーニュートリノ観測装置 吉田 滋
 5.5 重力波観測
  5.5.1 重力波観測の概要 川村静児
  5.5.2 レーザー干渉計 川村静児
  5.5.3 重力波検出解析法 神田展行
 5.6 素粒子原子核の実験宇宙物理
  5.6.1 暗黒物質直接探査 身内賢太朗
  5.6.2 暗黒物質の間接的探査 森 正樹
付録A 輻射過程
 A.1 古典電磁気学と量子力学における輻射の放出 高原文郎
 A.2 原子分子のエネルギー準位と輻射放出 高原文郎
 A.3 偏光 高原文郎
 A.4 制動放射 高原文郎
 A.5 コンプトン散乱 高原文郎
 A.6 シンクロトロン放射 高原文郎
 A.7 その他の輻射機構 高原文郎
 A.8 メーザーとコヒーレント放射 河野孝太郎
 A.9 分散測度と回転測度 河野孝太郎
 A.10 重要な原子物理過程 政井邦昭
 A.11 量子電磁気学過程 郡 和範
 A.12 核ガンマ線 寺田幸功
 A.13 高エネルギー陽子の非弾性散乱 鳥居祥二・笠原克昌
 A.14 超高エネルギー宇宙線と光子との非弾性散乱 鳥居祥二・笠原克昌
付録B 熱・統計力学
 B.1 熱力学 小玉英雄
 B.2 統計力学 小玉英雄
 B.3 自由粒子系 小玉英雄
 B.4 化学反応による粒子数変化 小玉英雄
 B.5 熱化学平衡の条件 小玉英雄
 B.6 確率過程 小玉英雄
付録C 流体・プラズマ
 C.1 流体中の不安定性 井上剛志
 C.2 プラズマの記述法 大平 豊
 C.3 波動粒子相互作用 大平 豊
 C.4 磁気流体波動とプラズマ波動 大平 豊
 C.5 電磁流体不安定 井上剛志
 C.6 プラズマ不安定 大平 豊
 C.7 無衝突衝撃波 大平 豊
 C.8 磁気リコネクション 天野孝伸
 C.9 流体乱流 井上剛志
 C.10 磁気乱流 鈴木 健
 C.11 ダイナモ理論 横井喜充
付録D 素粒子・原子核
 D.1 素粒子の標準模型 北野龍一郎
 D.2 標準模型を超える統一理論 北野龍一郎
 D.3 ニュートリノ物理学 安田 修
 D.4 原子核の基本的性質 大西 明
 D.5 高密度核物質の状態方程式 大西 明