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- さや ありたけ
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1 市 民 講 座 11/ 冷 えた 原 子 でつくる 新 しい 物 質 の 状 態 高 橋 義 朗 京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 物 理 学 宇 宙 物 理 学 専 攻 物 理 第 一 分 野 量 子 光 学 研 究 室
2 多 様 性 極 低 温 原 子 がもたらす 物 性 物 理 学 の 新 展 開 レーザー 冷 却 トラップ: ボース アインシュタイン 凝 縮, フェルミ 原 子 超 流 動 光 格 子 中 の 冷 却 原 子 : 強 い 相 関 を 持 った 原 子 集 団 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態 各 格 子 点 の 単 一 原 子 の 観 測 と 制 御 素 粒 子 理 論 のシミュレーション
3 中 性 原 子 のレーザー 冷 却 法 の 開 発 1997 S. Chu, C. Cohen-Tannoudji, W. D. Phillips 気 体 の 原 子 の 温 度 を 冷 やすに 重 要 な 役 割 を 果 たしているのが レーザー 冷 却 です これにより 原 子 温 度 =1マイクロケルビン= ケルビン 相 互 作 用 時 間 >1 時 間 光 による 原 子 の 運 動 のコントロール が 可 能 になりました 私 達 はこん な 装 置 を 使 って 原 子 を 冷 やして います
4 磁 気 光 学 トラップ レーザー 冷 却 トラップ コイル CCD レーザー 光 コイル
5 3 cm 原 子 数 :10 7 密 度 : /cm 3 温 度 :10µK
6 レーザー 冷 却 トラップ 磁 気 光 学 トラップ 光 トラップ U pot ( r) E( r) 2 2 コイル CCD レーザー 光 500 mm 磁 気 トラップ V m B int コイル
7 ( 超 低 温 の) 原 子 は 量 子 力 学 に 従 う ドブロイ 波 長 ヤングの2 重 スリット λ db =h/p h:プランク 定 数 p: 原 子 の 運 動 量 3%83%A4%E3%83%B3%E3 %82%B0%E3%81%AE%E5 %AE%9F%E9%A8%93
8 原 子 気 体 のボース アインシュタイン 凝 縮 の 実 現 レーザー 冷 却 の 技 術 を 駆 使 して 1995 年 に 実 現 したルビジウム 金 属 の 原 子 のボース アインシュタイン 凝 縮 は100 nk という 非 常 に 低 い 温 度 で 実 現 しました! 気 体 を 冷 却 していくと 液 体 へ そして 固 体 へと 変 化 するはずで すが この 凝 縮 体 の 原 子 の 密 度 は 低 く あくまで 気 体 のままです 気 体 の 過 冷 却 した 寿 命 の 長 い 特 別 な 状 態 が 原 子 気 体 のボース 凝 縮 であると 言 えます 高 温 低 温 極 低 温 原 子 はランダム に 熱 運 動 をする l db 低 温 になった 原 子 では 波 動 性 が 顕 著 に 表 れる l db 互 いの 波 が 重 なり 合 い 量 子 力 学 的 相 転 移 が 起 きる l db
9 下 の 図 はRb(ルビジウム) 原 子 の 速 度 分 布 の 変 化 を 示 しています 左 から 右 に 行 くにつれて 原 子 の 温 度 は 低 くなっています [M. H. Anderson, et al, Science, 269, 198(1995)] 量 子 力 学 によれば 原 子 には ボース 粒 子 と フェルミ 粒 子 ( 電 子 のなかま) の2 種 類 があります 超 低 温 で ボース 粒 子 はボース アインシュタイン 凝 縮 を 起 こしますが フェルミ 粒 子 はどんな 現 象 が 起 こるでしょうか?
![Anderson, et al, Science, 269, 198(1995)] 量 子 力 学 によれば 原 子 には ボース 粒](/docs-images/41/20581983/images/page_9.jpg "子 と フェルミ 粒 子 ( 電 子 のなかま) の2 種 類 があります 超 低 温 で ボース 粒 子 はボース アインシュタイン")
10 固 体 の 超 伝 導 :ペアーになった 電 子 の 凝 縮 H. Kamerlingh Onnes, Akad. Van Wetenschappen 14, (1911) jpg#mediaviewer/File:Meissner_effect_p jpg Bardeen-Cooper-Schriefer 理 論 格 子 振 動 を 媒 介 とした 引 力 zakki/super/pair/pair_const.html
11 フェッシュバッハ 共 鳴 超 低 温 原 子 間 の 相 互 作 用 をコントロール ポイント! 斥 力 相 互 作 用 の 大 きさ 0 引 力 + 原 子 が 衝 突 する ときに 一 瞬 だけ 分 子 になることが 関 係 しています 磁 場 の 大 きさ
12 中 性 フェルミ 原 子 の 対 生 成 による 超 流 動 強 い 引 力 弱 い 原 子 対 を 分 子 に 変 換
13 中 性 フェルミ 原 子 の 対 生 成 による 超 流 動 強 い 引 力 弱 い 原 子 対 が ボース アインシュタイン 凝 縮 原 子 対 がランダムな 熱 運 動 原 子 対 を 分 子 に 変 換 原 子 対 の 運 動 量 分 布 の 測 定 C. Regal, et al,prl (2004)
14 多 様 性 極 低 温 原 子 がもたらす 物 性 物 理 学 の 新 展 開 レーザー 冷 却 トラップ: ボース アインシュタイン 凝 縮, フェルミ 原 子 超 流 動 光 格 子 中 の 冷 却 原 子 : 強 い 相 関 を 持 った 原 子 集 団 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態 各 格 子 点 の 単 一 原 子 の 観 測 と 制 御 素 粒 子 理 論 のシミュレーション
15 光 が 作 る 周 期 構 造 : 光 格 子 λ/2 光 格 子 の 中 を 運 動 する 原 子 左 図 のように レー ザー 光 を 鏡 で 反 射 さ せると 光 の 強 度 が 周 期 的 に 変 化 した 定 在 波 ができます 原 子 にとっては これ は 周 期 的 なポテン シャルと 感 じます こ れが 光 格 子 です 固 体 : 結 晶 格 子 の 中 を 運 動 する 電 子
16 隣 の 格 子 点 へ(トンネル) 移 動 J
17 粒 子 間 の 相 互 作 用 U
18 隣 の 格 子 へ (トンネル) 移 動 格 子 の Quantum 中 を 運 動 Simulation する 粒 子 集 団 (ハバードモデル) J U 粒 子 間 の 相 互 作 用 量 子 シミュレーター Feynman λ/2 seesaa.net/article / html
19 いろいろな 原 子 を 利 用 することができる
20 蜂 の 巣 格 子 カゴメ 格 子 多 様 な 光 格 子 三 角 格 子 リープ 格 子
21 高 温 超 伝 導 物 質 をより 忠 実 に 再 現 したモデル 酸 素 : 銅 :
22 新 しい 物 質 の 状 態 極 低 温 に 冷 えた 原 子 の 集 団 を 使 うことによって 極 めて 高 い 制 御 性 で 新 しい 物 質 の 状 態 を 作 り 出 すことができるよ うになり 物 性 物 理 学 に 新 展 開 をもたらしています 強 い 相 関 を 持 った 原 子 の 集 団 ボース 粒 子 とフェルミ 粒 子 の 混 合 系 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 長 距 離 で 相 互 作 用 を 及 ぼしあう 粒 子 の 系 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態
23 強 い 相 関 を 持 った 原 子 の 集 団 1) ボース アインシュタイン 凝 縮 体 の 生 成 2) 光 格 子 へ 導 入 λ/2 3) 光 格 子 から 解 放 4) 飛 行 時 間 T 後 の 原 子 分 布 測 定 プローブ 光 運 動 量 分 布 の 観 測 時 間 T カ メ ラ
24 強 い 相 関 を 持 った 原 子 の 集 団 小 光 格 子 ポテンシャルの 深 さ:V 0 U/J 大 多 重 スリットからの 回 折 干 渉 運 動 量 分 布 の 観 測 干 渉 のピーク: 原 子 波 の 位 相 がそろっている( 超 流 動 ) 証 拠
25 粒 子 間 の 相 互 作 用 大 :U >> J
26 粒 子 間 の 相 互 作 用 大 :U >> J 格 子 点 に 局 在 強 い 相 関 : 隣 に 原 子 があるから 隣 にいけない モット 絶 縁 体 N. F. Mott
27 強 い 相 関 を 持 った 原 子 の 集 団 小 光 格 子 ポテンシャルの 深 さ:V 0 U/J 大 運 動 量 分 布 の 観 測 超 流 動 状 態 モット 絶 縁 体 U/J: 小 U/J: 大
28 新 しい 物 質 の 状 態 極 低 温 に 冷 えた 原 子 の 集 団 を 使 うことによって 極 めて 高 い 制 御 性 で 新 しい 物 質 の 状 態 を 作 り 出 すことができるよ うになり 物 性 物 理 学 に 新 展 開 をもたらしています 強 い 相 関 を 持 った 原 子 の 集 団 ボース 粒 子 とフェルミ 粒 子 の 混 合 系 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 長 距 離 で 相 互 作 用 を 及 ぼしあう 粒 子 の 系 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態
29 電 子 はスピン( 内 部 自 由 度 )が2 成 分 ある 原 子 は 内 部 自 由 度 が 多 い 例 : ( 原 子 は 電 子 と 原 子 核 からできています) 173 Yb 原 子 :スピンが6 成 分 さらに 対 称 性 が 高 い SU(6) 対 称 性
30 SU(N) 対 称 性 とスピンの 量 子 状 態 N=2の 場 合 : 長 距 離 の 磁 気 秩 序 ( 反 強 磁 性 ネール 秩 序 ) N>2になると 量 子 揺 らぎが 大 きくなり 長 距 離 の 磁 気 秩 序 が 失 われる!? A. V.. Gorshkov et al, Nature Physics, 6, 289 (2010) P. Corboz et al, Phys. Rev. X 2, (2012) P. Corboz et al, PRB 86, (R) (2012)
31 新 しい 物 質 の 状 態 極 低 温 に 冷 えた 原 子 の 集 団 を 使 うことによって 極 めて 高 い 制 御 性 で 新 しい 物 質 の 状 態 を 作 り 出 すことができるよ うになり 物 性 物 理 学 に 新 展 開 をもたらしています 強 い 相 関 を 持 った 原 子 の 集 団 ボース 粒 子 とフェルミ 粒 子 の 混 合 系 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 長 距 離 で 相 互 作 用 を 及 ぼしあう 粒 子 の 系 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態
32 エネルギー 2 次 元 平 面 を 運 動 する 電 子 に 高 磁 場 を 加 えると 磁 場 B ローレンツ 力 :F=qv B サイクロトロン 運 動 ω c =qb/m 量 子 ホール 効 果 が 現 れます! ħω c ħω c P. M. Paalanen et.al. PRB (1982) B=0 B 0
33 2 次 元 平 面 を 運 動 する 中 性 原 子 に 高 磁 場 を 加 えると 何 も 起 きない : 電 荷 q=0! 実 効 的 に 磁 場 を 生 成 させることが 可 能!! y J J exp(iθ) Z // B x パイエルス 位 相 と 呼 ばれています θ B
34 レーザー 光 レーザー 光 レーザー 光 J J exp(iθ)
35 実 効 的 な 強 磁 場 の 生 成 [M. Aidelsburger, et al., APB113,1(2013)] Φ 実 効 的 な 磁 束 の 大 きさ 特 徴 的 な 干 渉 パターンの 観 測
36 多 様 性 極 低 温 原 子 がもたらす 物 性 物 理 学 の 新 展 開 レーザー 冷 却 トラップ: ボース アインシュタイン 凝 縮, フェルミ 原 子 超 流 動 光 格 子 中 の 冷 却 原 子 : 強 い 相 関 を 持 った 原 子 集 団 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態 各 格 子 点 の 単 一 原 子 の 観 測 と 制 御 素 粒 子 理 論 のシミュレーション
37 各 格 子 点 の 単 一 原 子 の 観 測 [WS. Bakr, et al, Nature 462(426), 74-77(2009)]
38 制 御 のための レーザー 光 とマイクロ 波 各 格 子 点 の 単 一 原 子 の 操 作 [C. Ewitenberg et al, Nature 471, 319(2011)]
39 超 流 動 -モット 絶 縁 体 量 子 相 転 移 の 観 測 超 流 動 モット 絶 縁 体 [WS Bakr, et al., Science 329, 547(2010)]
40
41 BECの 密 度 揺 らぎ 空 間 R 格 子 ゲージ-ヒッグスモデルの 量 子 シミュレーション Kasamatsu et al, PRL 111, (2013) ヒッグス 相 : exp(-mr)/r クーロン 相 : 1/R 閉 じ 込 め 相 : R
42 極 低 温 原 子 がもたらす 物 性 物 理 学 の 新 展 開 レーザー 冷 却 トラップ: ボース アインシュタイン 凝 縮, フェルミ 原 子 超 流 動 光 格 子 中 の 冷 却 原 子 : 多 様 性 : さまざまな 原 子 さまざまな 格 子 強 い 相 関 を 持 った 原 子 集 団 : 超 流 動 ーモット 絶 縁 体 転 移 大 きなスピン 自 由 度 を 持 った 系 :SU(N) 磁 性 人 工 的 に 極 めて 高 い 磁 場 が 印 加 された 状 態 各 格 子 点 の 単 一 原 子 の 観 測 と 制 御 素 粒 子 理 論 のシミュレーション
![[I. Bloch et al, RMP80,885(2008)] 光 周 波 数 計 測 標 準 δf/f< 10-17 レーザー 冷 却 < 1µK 重 力 シフト 物 理 定 数 の 時 間 変 化 量 子 光 学 量 子](/docs-images/40/20581983/images/43-0.jpg "エンタングルメント 量 子 テレポーテーション 光 の 量 子 制 御 光 原 子 原 子 の 量 子 制 御 量 子 気 体 BEC, Fermi 縮 退, BCS 量 子 コンピューター 原 子 光 の 極 限 的 量 子 制")
43 [I. Bloch et al, RMP80,885(2008)] 光 周 波 数 計 測 標 準 δf/f< レーザー 冷 却 < 1µK 重 力 シフト 物 理 定 数 の 時 間 変 化 量 子 光 学 量 子 エンタングルメント 量 子 テレポーテーション 光 の 量 子 制 御 光 原 子 原 子 の 量 子 制 御 量 子 気 体 BEC, Fermi 縮 退, BCS 量 子 コンピューター 原 子 光 の 極 限 的 量 子 制 御
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の ど の 仕 事 2 0 1 5 年 3 月 4 日 黒 川 理 科 研 究 会 永 澤 義 人 私 は ふ だ ん は 自 分 の か ら だ に つ い て 深 く 考 え る こ と は ほ と ん ど あ り ま せ ん で も 一 昨 年 食 道 癌 に な り 担 当 医 か ら 食 道 癌 の 後 遺 症 で い ち ば ん 多 く 恐 ろ し い の は 誤 飲 に よ る 肺 炎
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別 紙 3 宇 治 市 の 給 与 定 員 管 理 等 について 1 総 括 (1) 件 費 の 状 況 ( 普 通 会 計 決 算 ) 住 民 基 本 台 帳 口 歳 出 額 実 質 収 支 件 費 件 費 率 (23 年 度 末 ) A B B/A 23 年 度 19,158 6,283,229 364,56 11,757,664 19.5 ( 参 考 ) 22 年 度 の 件 費 率 2.9
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1 総 括 (1) 件 費 の 状 況 ( 普 通 会 計 決 算 ) 区 東 庄 町 の 給 与 定 員 管 理 等 について 住 民 基 本 台 帳 口 歳 出 額 実 質 収 支 件 費 件 費 率 ( 参 考 ) 分 ( 年 度 末 ) A B B/A 1 年 度 の 件 費 率 千 千 千 年 度 15,408 5,093,505 1,033,984 517,441 0.3 0.8 ()
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1 2
1 2 仕 様 備 考 規 JEM1225-2007 及 び 最 小 外 形 寸 法 W700 H23 D1300mm 700 /23 / 1300 保 守 スペース 前 面 10 背 面 600(mm) 注 1 最 大 段 積 み 数 5 段 3.3 / 6.6kV 共 通 使 用 圧 (kv) 3.3 / 6.6 雷 インパルス( 標 準 波 形 ) 大 地 間 相 間 60 耐 圧 (kv)
為 が 行 われるおそれがある 場 合 に 都 道 府 県 公 安 委 員 会 がその 指 定 暴 力 団 等 を 特 定 抗 争 指 定 暴 力 団 等 として 指 定 し その 所 属 する 指 定 暴 力 団 員 が 警 戒 区 域 内 において 暴 力 団 の 事 務 所 を 新 たに 設
暴 力 団 員 による 不 当 な 行 為 の 防 止 等 に 関 する 法 律 の 一 部 を 改 正 する 法 律 暴 力 団 員 による 不 当 な 行 為 の 防 止 等 に 関 する 法 律 例 規 整 備 * 暴 力 団 員 による 不 当 な 行 為 の 防 止 等 に 関 する 法 律 の 一 部 を 改 正 する 法 律 例 規 整 備 公 布 年 月 日 番 号 平 成 24 年
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御 利 用 規 約 Excel でつくる 配 光 曲 線, 直 射 水 平 面 照 度 Version 2.0 小 冊 子 を 御 利 用 頂 くにあたり 以 下 の 内 容 をよく 御 読 み 頂 き 御 同 意 の 上 御 利 用 頂 く 様 宜 しく 御 願 い 致 します 1. 著 作 物
LE SA Version 2.0 MP Ｅｘｃｅｌでつくる 配光曲線,直射水平面照度 HI-LAND 御 利 用 規 約 Excel でつくる 配 光 曲 線, 直 射 水 平 面 照 度 Version 2.0 小 冊 子 を 御 利 用 頂 くにあたり 以 下 の 内 容 をよく 御 読 み 頂 き 御 同 意 の 上 御 利 用 頂 く 様 宜 しく 御 願 い 致 します 1. 著 作 物
平成25年度 独立行政法人日本学生支援機構の役職員の報酬・給与等について
平 成 25 年 度 独 立 行 政 法 日 本 学 生 支 援 機 構 の 役 職 員 の 報 酬 給 与 等 について Ⅰ 役 員 報 酬 等 について 1 役 員 報 酬 についての 基 本 方 針 に 関 する 事 項 1 平 成 25 年 度 における 役 員 報 酬 についての 業 績 反 映 のさせ 方 日 本 学 生 支 援 機 構 は 奨 学 金 貸 与 事 業 留 学 生 支 援
18 国立高等専門学校機構
様 式 1 公 表 されるべき 事 項 独 立 行 政 法 人 国 立 高 等 専 門 学 校 機 構 の 役 職 員 の 報 酬 給 与 等 について Ⅰ 役 員 報 酬 等 について 1 役 員 報 酬 についての 基 本 方 針 に 関 する 事 項 1 平 成 25 年 度 における 役 員 報 酬 についての 業 績 反 映 のさせ 方 当 機 構 役 員 給 与 規 則 で 文 部 科
Microsoft Word - ZCT＿60-14.doc
零 相 変 流 器 JIS 4601 高 圧 地 絡 継 電 装 置 規 格 準 拠 品 JIS 8374 漏 電 継 電 器 規 格 準 拠 品 JIS 4609 地 絡 方 向 継 電 装 置 規 格 準 拠 品 シリーズ 60-14 2011/06/28 1/12 光 商 工 株 式 会 社 1 特 長 (1) 低 圧 高 圧 用 と 機 種 を 豊 富 に 揃 えましたので 用 途 に 応
添 付 資 料 の 目 次 1. 当 四 半 期 決 算 に 関 する 定 性 的 情 報 2 (1) 経 営 成 績 に 関 する 説 明 2 (2) 財 政 状 態 に 関 する 説 明 2 (3) 連 結 業 績 予 想 などの 将 来 予 測 情 報 に 関 する 説 明 2 2.サマリー 情 報 ( 注 記 事 項 )に 関 する 事 項 3 (1) 当 四 半 期 連 結 累 計 期 間
2 職 員 の 平 均 給 与 月 額 初 任 給 等 の 状 況 (1) 職 員 の 平 均 年 齢 平 均 給 料 月 額 及 び 平 均 給 与 月 額 の 状 況 ( 平 成 22 年 4 月 1 日 現 在 ) 1 一 般 行 政 職 平 均 年 齢 平 均 給 料 月 額 平 均 給 与
の 給 与 定 員 管 理 等 について 1 総 括 (1) 件 費 の 状 況 ( 普 通 会 計 決 算 ) 住 民 基 本 台 帳 口 歳 出 額 A 実 質 収 支 件 費 B (21 年 度 末 ) 21 年 度 58,068 22,793,598 272,455 4,911,157 件 費 率 B/A % 21.5 ( 参 考 ) 20 年 度 の 件 費 率 % 24.8 (2) 職
●有色馬鈴薯の加工技術確立試験（１）
枝 豆 の 冷 凍 加 工 技 術 と 品 質 評 価 に 関 する 試 験 ( 平 成 26 年 度 ) 研 究 開 発 課 川 原 美 香 共 同 研 究 : 中 札 内 村 農 業 協 同 組 合 1. 研 究 の 目 的 と 概 要 十 勝 中 札 内 村 は 枝 豆 の 生 産 量 が 北 海 道 一 であり 中 札 内 村 農 業 協 同 組 合 の 農 産 物 加 工 処 理 施 設
京成成田駅東口地区地区計画運用基準
京 成 成 田 駅 東 口 地 区 地 区 計 画 運 用 基 準 1. 目 的 この 運 用 基 準 は 成 田 市 京 成 成 田 駅 東 口 地 区 地 区 計 画 ( 以 下 地 区 計 画 という ) の 都 市 計 画 決 定 に 伴 い 地 区 整 備 計 画 に 規 定 する 事 項 に 関 する 運 用 の 基 準 を 定 める ことにより 適 正 な 都 市 機 能 と 健 全
Microsoft Word - DSC測定データ集ver3.1_2014年版.doc
測 定 データ 集 株 式 会 社 リガク 熱 分 析 事 業 部 1 ポリエチレンテレフタレートのガラス 転 移 3.00 2.00 1st run 77.2 1 - -3.00 2nd run 72.1-4.00 2-5.00-6.00 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 アモルファス( 非 晶 質 )PET のガラス 転 移 の 測 定 例 です 通 常
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接 続 検 討 回 答 書 ( 高 圧 版 ) 別 添 様 式 AP8-20160401 回 答 日 年 月 日 1. 申 込 者 等 の 概 要 申 込 者 検 討 者 2. 接 続 検 討 の 申 込 内 容 発 電 者 の 名 称 発 電 場 所 ( 住 所 ) 最 大 受 電 電 力 アクセス の 運 用 開 始 希 望 日 3. 接 続 検 討 結 果 (1) 希 望 受 電 電 力 に
Microsoft PowerPoint - 報告書(概要).ppt
市 町 村 における 地 方 公 務 員 制 度 改 革 に 係 る 論 点 と 意 見 について ( 概 要 ) 神 奈 川 県 市 町 村 における 地 方 公 務 員 制 度 改 革 に 係 る 検 討 会 議 について 1 テーマ 地 方 公 務 員 制 度 改 革 ( 総 務 省 地 方 公 務 員 の 労 使 関 係 制 度 に 係 る 基 本 的 な 考 え 方 )の 課 題 の 整