FISICA DEGLI STATI CONDENSATI

Internazionalizzazione della Didattica FISICA DEGLI STATI CONDENSATI

0522600006
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2021/2022

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2017
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
Obiettivi
GLI OBIETTIVI FORMATIVI DELL’INSEGNAMENTO SONO FOCALIZZATI SUI SEGUENTI PUNTI:
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
SI INTENDE FORNIRE AGLI STUDENTI LE CONOSCENZE TEORICHE PER LA TRATTAZIONE DEGLI STATI CONDENSATI, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO A QUEI FENOMENI FISICI CHE MANIFESTANO EFFETTI QUANTISTICI SU SCALA MACROSCOPICA, COME LA SUPERCONDUTTIVITÀ E LA CONDENSAZIONE DI BOSE-EINSTEIN.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
SI SVILUPPERANNO NEGLI ALLIEVI CAPACITÀ DI COMPRENSIONE E ABILITÀ AL FINE DI RISOLVERE PROBLEMI E APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE. IN PARTICOLARE, GLI STUDENTI VERRANNO STIMOLATI A FRONTEGGIARE LA COMPLESSITÀ MEDIANTE DOMANDE E PROBLEMI CHE RICHIEDANO L'ABILITÀ DI APLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE. DOVRANNO ALTRESÌ SAPER COMUNICARE IN MODO CHIARO, RIGOROSO E PRIVO DI AMBIGUITÀ LE LORO IDEE ED ARGOMENTAZIONI SULLE PROBLEMATICHE STUDIATE.
Prerequisiti
MECCANICA QUANTISTICA. FISICA DELLA MATERIA.
Contenuti
ALGEBRE DI OPERATORI E REGOLE DI COMMUTAZIONE (ORE LEZ. 2). OPERATORI DI CREAZIONE E ANNICHILAZIONE. FUNZIONI DI OPERATORI. REGOLE DI COMMUTAZIONE. ALGEBRA DI HEISENBERG DEFORMATA. OSCILLATORE ARMONICO SHIFTATO. STATI COERENTI.
QUANTIZZAZIONE CANONICA DI CAMPI CLASSICI (ORE LEZ. 2). CAMPI BOSONICI E FERMIONICI E REGOLE DI COMMUTAZIONE. QUANTIZZAZIONE DEL CAMPO DI UN CRISTALLO ARMONICO. FONONI. OPERATORI DI CAMPO NEL FORMALISMO DI SECONDA QUANTIZZAZIONE IL PROBLEMA DI MANY BODY.
INTERAZIONE ELETTRONE-BUCA (ORE LEZ. 6). ECCITONI DI GRANDE RAGGIO. ECCITONE DI WANNIER, FUNZIONE D’ONDA E SPETTRO ECCITONICO. CONDENSAZIONE DI ECCITONI E MATERIA ECCITONICA. ECCITONI DI PICCOLO RAGGIO. FUNZIONE D’ONDA DELL’ECCITONE DI FRENKEL. OPERATORI ECCITONICI E REGOLE DI COMMUTAZIONE. INTERAZIONE ELETTRONE-ECCITONE. ONDE DI POLARIZZAZIONE ELETTRONICA NEI CRISTALLI POLARI.
INTERAZIONE ELETTRONE-FONONE NEI CRISTALLI POLARI E NEI METALLI (ORE LEZ. 6). INTERAZIONE ELETTRONE-FONONE. DERIVAZIONE DELL’HAMILTONIANA DI FROHLICH PER CRISTALLI POLARI E PER METALLI. ACCOPPIAMENTO CON FONONI OTTICI E ACCOPPIAMENTO CON FONONI ACUSTICI. HAMILTONIANA DI FROLICH NELLA RAPPRESENTAZIONE DI INTERAZIONE.
SVILUPPI PERTURBATIVI E GRAFICI DI FEYNMAN (ORE LEZ. 6). CALCOLO DELLE AMPIEZZE NEI PROCESSI DI EMISSIONE SPONTANEA E DI EMISSIONE E ASSORBIMENTO STIMOLATO. CALCOLO DELLA SELF-ENERGIA E DELLA MASSA EFFETTIVA DELL’ELETTRONE MEDIANTE PROCESSI VIRTUALI DI EMISSIONE E ASSORBIMENTO DI FONONI.
INTERAZIONE ELETTRONE-FONONE NEI SOLIDI IONICI (ORE LEZ. 6). IL POLARONE. GENERALIZZAZIONE DEL TEOREMA DI BLOCH IN PRESENZA DI FONONI. LIMITE DI WEAK COUPLING. DERIVAZIONE DELLA FUNZIONE D’ONDA POLARONICA DI LEE-LOW-PINES. INTERAZIONE EFFETTIVA TRA POLARONI. BIPOLARONI.
TEORIA BCS DELLA SUPERCONDUTTIVITA’ (ORE LEZ. 8). INTERAZIONE EFFETTIVA ELETTRONE-ELETTRONE NEI METALLI. DERIVAZIONE DELL’ HAMILTONIANA DI PAIRING. INSTABILITÀ DEL MARE DI FERMI E IL PROBLEMA DELLA COPPIA DI COOPER. FUNZIONE D’ONDA DELLO STATO SUPERCONDUTTIVO. SOLUZIONE A TEMPERATURA ZERO. EQUAZIONE DEL GAP. TRASFORMAZIONE DI BOGOLIUBOV-VALATIN E STATI ECCITATI DI UN SUPERCONDUTTORE.
TEORIA BCS A TEMPERATURA FINITA (ORE LEZ. 4). EQUAZIONE DEL GAP A TEMPERATURA FINITA. DETERMINAZIONE DELLA TEMPERATURA CRITICA. EVIDENZE SPERIMENTALI DELL’ESISTENZA DEL GAP ENERGETICO. CALCOLO DEL CALORE SPECIFICO DI UN SUPERCONDUTTORE, DELLA DENSITÀ DEGLI STATI E DELLA CONDUTTANZA DIFFERENZIALE.
FENOMENI DI TUNNELING NEI SUPERCONDUTTORI (ORE LEZ. 3). HAMILTONIANA DI TUNNELING. TUNNELING DI QUASI-PARTICELLA E DI COPPIE DI COOPER. EFFETTO JOSEPHSON. DERIVAZIONE DELL’EQUAZIONI DI JOSEPHSON PER CORRENTE E TENSIONE. ELETTRODINAMICA DI GIUNZIONI JOSEPHSON LUNGHE. EQUAZIONE DI SINE-GORDON. FLUSSONI E SOLUZIONI SOLITONICHE.
CONDENSATI DI BOSE-EINSTEIN (ORE LEZ. 5). TEORIA DI BOGOLIUBOV PER IL GAS DI BOSE DEBOLMENTE INTERAGENTE. ENERGIA DEL GROUND STATE E SPETTRO DI QUASI-PARTICELLA. TEORIA DI CAMPO MEDIO ED EQUAZIONE DI GROSS- PITAEVSKII. CONDENSAZIONE DI BOSE-EINSTEIN DI GAS ATOMICI ULTRA-FREDDI IN RETICOLI OTTICI.
Metodi Didattici
IL CORSO DI CARATTERE TEORICO E' FINALIZZATO ALL’APPRENDIMENTO DELLE TECNICHE GENERALI PER LA TRATTAZIONE DELLA FISICA DEGLI STATI CONDENSATI.
Verifica dell'apprendimento
LA VERIFICA E LA VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO AVVERRA’ MEDIANTE LA DISCUSSIONE DI UN ELABORATO (TESINA/SEMINARIO) SVOLTO SU UN ARGOMENTO DI APPROFONDIMENTO SCELTO DALLO STUDENTE E UNA PROVA ORALE CON DOMANDE SUGLI ARGOMENTI SVOLTI. IN PARTICOLARE SI VERIFICHERA' CHE LO STUDENTE SIA IN GRADO DI A) SAPERE E CAPIRE: ESPORRE CON PUNTUALITA' GLI ARGOMENTI; EVIDENZIARE CAPACITÀ DI RIFERIRE E CITARE MODELLI, INTERPRETARE QUANTO APPRESO, SPIEGARE E TRARRE CONSEGUENZE, SEMPLIFICARE. (RANGE NELLA VALUTAZIONE D'ESAME: 18-26). B) APPLICARE E VALUTARE: INDIVIDUARE RELAZIONI, MODELLI E IPOTIZZARE ALTERNATIVE, ESPRIMERE OPINIONI SUPPORTATE SCIENTIFICAMENTE, DISSENTIRE O CONCORDARE IN MODO SCIENTIFICAMENTE MOTIVATO E EVIDENZIARE CAPACITA’ DI APPRENDIMENTO AUTONOMO. (RANGE NELLA VALUTAZIONE D'ESAME: 27-30)-. LA LODE VERRA’ ATTRIBUITA QUALORA LO STUDENTE DIMOSTRI DI AVER ACQUISITO UNA SIGNIFICATIVA PADRONANZA E COMPRENSIONE DEI CONTENUTI TEORICI E APPLICATIVI DEL CORSO ED EVIDENZI NOTEVOLE PROPRIETA' DI LINGUAGGIO E CAPACITA' DI RIELABORAZIONE AUTONOMA.
Testi

H. HAKEN, QUANTUM FIELD THEORY OF SOLIDS, NORTH-HOLLAND, AMSTERDAM, 1976.
PHILIP PHILLIPS, ADVANCED SOLID STATE PHYSICS, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2012.
L. PITAEVSKII, S. STRINGARI, BOSE-EINSTEIN CONDENSATION, OXFORD SCIENCE PUBLICATIONS, 2003.
R. P. FEYNMAN STATISTICAL MECHANICS: A SET OF LECTURES, BENJAMIN, 1972.
APPUNTI DALLE LEZIONI.
Altre Informazioni
IL CORSO SI TERRA' NEL SECONDO SEMESTRE.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3
  • Didattica