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Oggetto:
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Meccanica quantistica relativistica

Oggetto:

Relativistic Quantum Mechanics

Oggetto:

Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
MFN0876
Docente
Prof. Wanda Maria Alberico (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
1° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Modalità d'esame
scritto
Prerequisiti
I contenuti di corsi caratterizzanti della LT, in particolare Meccanica Quantistica, Meccanica analitica, Relativita' speciale, Metodi matematici della fisica
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Comprensione delle problematiche connesse all'estensione relativistica della meccanica quantistica, soprattutto in preparazione allo studio della teoria quantistica dei campi.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacita' di comprensione (knowledge and understanding)

Conoscenze approfondite della meccanica quantistica, della teoria classica dei campi, degli strumenti matematici avanzati e di tecniche di calcolo simbolico.

Dimestichezza con le principali rappresentazioni del gruppo di Lorentz e con le principali equazioni d'onda relativistiche (Klein-Gordon e Dirac). Comprensione delle correzioni relativistiche allo spettro dell'atomo di idrogeno, e dell'origine dell'antimateria. Capacità di trovare le equazioni del moto e le correnti conservate per teorie di campo elementari.

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

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

 Capacità di svolgere calcoli elementari con matrici gamma e di risolvere semplici problemi riguardanti le soluzioni libere dell'equazione di Dirac.

Oggetto:

Programma

Introduzione, unità naturali.

Richiami di relatività ristretta: trasformazioni di Lorentz e loro classificazione.

Equazioni d'onda relativistiche di Klein-Gordon e Dirac.

Proprietà delle matrici gamma e loro rappresentazioni.

Forme bilineari.

Soluzioni libere dell'equazione di Dirac, antiparticelle.

Spinori di Weyl e di Dirac.

Cenni di teoria dei gruppi. I gruppi di Lorentz e Poincaré e loro rappresentazioni, simmetrie in Meccanica Quantistica.

Equazioni di Maxwell in formalismo covariante.

Interazione elettromagnetica dell'elettrone, invarianza di gauge e limite non-relativistico, momento magnetico dell'elettrone.

Sviluppo non-relativistico dell'Hamiltoniana.

Correzioni relativistiche allo spettro dell'atomo d'idrogeno.

Coniugazione di carica, parità e inversione temporale.

Neutrini, spinore di Majorana.

Teoria relativistica dei campi:

formalismo Lagrangiano e azione, equazioni del moto per campi scalari, spinoriali e elettromagnetici.

Simmetrie e teorema di Noether.

Tensore energia-impulso, campi scalari reali e complessi, interazione elettromagnetica dal principio di gauge.

Introduction, natural units.

Review of special relativity: Lorentz transformations and their classification.

Relativistic wave equations: Klein-Gordon and Dirac equations.

Properties of gamma matrices and their representations.

Bilinears.

Free solutions of Dirac equation, antiparticles.

Weyl and Dirac spinors.

Basics of group theory.

Lorentz and Poincaré groups and their representations.

Symmetries in Quantum Mechanics.

Covariant formulation of electromagnetism.

Electromagnetic interaction of relativistic electrons, gauge invariance, non-relativistic limit, magnetic moment of the electron.

Non-relativistic expansion of the Hamiltonian.

Relativistic corrections to the Hydrogen spectrum.

Parity, temporal inversion, charge conjugation.

Neutrinos, Majorana spinors.

Relativistic classical field theory:

Lagrangian formalism, action, equations of motion for scalar and spinor fields.

Symmetries and Noether theorem.

Canonical energy-momentum tensor, scalar real and complex fields, electromagnetic interaction from gauge principle.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

E. Barone, Relatività, Bollati Boringhieri;

C. Itzykson and J.B. Zuber, ``Quantum Field Theory,'', New York, Usa: Mc graw-hill (1980)

A. Bottino, Meccanica Quantistica Relativistica.



Oggetto:

Note

Propedeuticità: Meccanica Analitica e Statistica, Meccanica Quantistica I e II Modalità di frequenza: lezioni frontali, frequenza non obbligatoria

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Ultimo aggiornamento: 23/07/2014 09:12