- Oggetto:
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Fisica della materia condensata -- Condensed Matter Physics
- Oggetto:
Anno accademico 2011/2012
- Codice dell'attività didattica
- MFN0852
- Docente
- Dott. Roberto Tateo (Titolare del corso)
- Corso di studi
- 008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
- Anno
- 1° anno
- Periodo didattico
- Secondo periodo didattico
- Tipologia
- D=A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Acquisizione delle conoscenze e delle tecniche più importanti per lo studio della materia condensata con particolare riferimento a quei sistemi in cui si manifestano effetti quantistici macroscopici
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Alla fine del corso lo studente avra' una conoscenza approfondita sui principali sistemi o dispositivi in cui si manifesta un fluido quantistico quali i superfluidi, i superconduttori , i condensati di Bose Einstein e l'effetto Hall quantistico
- Oggetto:
Programma
Superfluidi: condensati di Bose-Einstein; elio liquido; l'effetto termomeccanico e l'esperimento del beaker; velocita' critica di Landau; fononi, rotoni e vortici; il modello a due fluidi; l'effetto Josephson; gas bosonici rarefatti a bassa temperatura, l'equazione di Gross-Pitaevskii; rottura spontanea di simmetria; la seconda quantizzazione, approssimazione e trasformazione di Bogoliubov, eccitazioni collettive di Bogoliubov, deplezione quantistica e termica.
Superconduttori: effetto Meissner-Ochsenfeld; superconduttori di tipo I e II; campo magnetico e corrente critica; le equazioni di London; lunghezza di penetrazione; termodinamica dei superconduttori, le equazioni di Ginzburg-Landau omogenee, disomogenee e in presenza di campo magnetico; lunghezza di coerenza, vortici di Abrikosov e quantizzazione del flusso magnetico; effetto Josephson e fenomeni di interferenza quantistica; le coppie di Cooper e la teoria BCS; il gap di energia; i quasi-elettroni.
Effetto Hall: i livelli di Landau; gli operatori di traslazione magnetica, l'effetto Hall quantistico intero, stati localizzati e stati estesi, il Gedankenexperiment di Laughlin.
Superfluids: Bose-Einstein condensates; liquid Helium; the thermomechanical effect and the beaker experiment, Landau's critical velocity, phonons, rotons and vortices, the two-fluid model, Josephson's effect, low-temperature dilute Bose gases, the Gross-Pitaevshii equation, spontaneous symmetry breaking, the second quantisation formalism, Bogoliubov's approximation and transformation, Bogoliubov's collective excitations, quantum and thermal depletion.
Superconductivity: the Meissner-Ochsenfeld effect, Type I and Type II Superconductors, the critical magnetic field and the critical current, London's equations, the penetration lenght, the thermodynamics of superconductors, the Ginzburg-Landau equations, the coerence lenght, Abrikosov's vortices and
the magnetic flux quantisation; Josephson's effect, Cooper pairs and the BCS theory; energy gap and quasi-electron excitations.Hall effect: Landau levels; magnetic translation operators, the integer quantum Hall effect, localised and extended states, Laughlin's Gedankenexperiment.
Testi consigliati e bibliografia
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C. Enss, S. Hunklinger, "Low-Temperature Physics", Springer;
J.F. Annett, "Superconductivity, Superfluids and Condensates", Oxford master series in condensed matter physics
R.P. Feynman "Statistical Mechanics", Perseus Books 1998
L. Landau, E. Lifshitz, "Fisica statistica (Teoria dello stato condensato)", Editori Riuniti
L. Pitaevskii, S.Stringari, "Bose Einstein Condensation", Claredon Press, Oxford 2003
K. Jain, "Composite Fermions", Cambridge University press
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Note
Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata. Modalità di esame: orale.
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