Corso di laurea magistrale in Fisica

Conoscenza degli elementi fondamentali di Meccanica Quantistica e Struttura della Materia

 

Lo scopo principale dell'insegnamento consiste nell'apprendimento dei  concetti e dei  principi fondamentali della meccanica statistica di sistemi quantistici di molte particelle indipendenti o interagenti e le loro applicazioni alla fisica della materia condensata. L'insegnamento intende anche sviluppare le capacità di calcolo per consentire di affrontare problemi sulla applicazione della meccanica statistica quantistica alla fisica della materia condensata.

 

 

CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE (KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)

Conoscenze approfondite della meccanica statistica quantistica e delle sue applicazioni allo studio dei sistemi di molte particelle.

Al termine dell'insegnamento si acquisirà una conoscenza piu' approfondita delle statistiche quantistiche di Fermi-Dirac e Bose-Einstein e sarà possibile affrontare problemi sulla loro applicazione alla fisica della materia condensata.

CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE (APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)

Capacità di comprendere e padroneggiare metodi matematici e numerici opportuni nella risoluzione di problemi complessi.

Al termine dell'insegnamento sarà possibile comprendere ed utilizzare il formalismo della seconda quantizzazione per lo studio della superconduttività.

Elementi di meccanica statistica quantistica: stato di un sistema quantistico, operatore statistico, entropia; limite classico della meccanica statistica quantistica; Ensemble Canonico: la funzione di partizione e le equazioni fondamentali del gas perfetto; il paradosso di Gibbs; la funzione di partizione dell'oscillatore armonico; il problema dei calori specifici e la teoria di Einstein e Debye; il corpo nero. Ensemble Gran Canonico:distribuzioni di Fermi e di Bose e loro applicazioni. Seconda quantizzazione. Gas di bosoni e fermioni interagenti. Teoria microscopica della superconduttivita': trasformazioni canoniche di Bogoliubov-Valatin; BCS.

Per l’AA 22-23, le lezioni saranno svolte in presenza. Modalità didattiche alternative (streaming) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.

Le registrazioni delle lezioni degli anni precedenti (2020/2021) sono disponibili su Moodle per un utilizzo asincrono.

Per l’AA 22-23, gli esami si svolgeranno in presenza, con la sola eccezione per gli studenti e le studentesse che autodichiarano, in relazione al Covid-19, fragilità personale o positività. Modalità alternative (online) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.

L'esame è costituito da una prova orale, della durata tipica di 40 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare ab initio due, o al più tre, argomenti svolti a lezione, impostando il problema dal punto di vista sia fisico che matematico. In caso di non superamento dell'esame la ripetizione dello stesso deve avvenire almeno due settimane dopo la prima prova.

A.L. Fetter and J.D. Walecka, "Quantum Theory of Many-Particle Systems", ed. McGraw-Hill (1971)

K. Huang, "Statistical Mechanics", ed. Wiley (1987)

D. Chandler, "Introduzione alla meccanica statistica moderna", Ed. Nuova Cultura (2009) (italian ver.)

D. Chandler, "Introduction to modern statistical mechanics", Ed. Oxford Universiy Press (1987) (eng. ver.)

L. Peliti, "Appunti di meccanica statistica", Ed. Bollati Boringhieri (2003). (italian ver.)

L. Peliti, "Statistical Mechanics in a Nutshell", Ed. Princeton University Press (2011) (eng. ver.)

 

Appunti del docente.

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.