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Complementi di Struttura della Materia

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Complements of Structure of Matter

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
MFN0851
Docenti
Prof. Wanda Maria Alberico (Titolare del corso)
Prof. Maria Benedetta Barbaro (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo 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
Orale
Prerequisiti
Conoscenza degli elementi fondamentali di Meccanica Quantistica e Struttura della Materia
Knowledge of elementary Quantum Mechanics and Structure of Matter
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Approfondimento delle statistiche quantistiche e loro applicazioni alla fisica della materia condensata

Detailed study about Quantum Statistics and their applications to Condensed Matter Physics.

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Risultati dell'apprendimento attesi

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 del corso lo studente avrà acquisito una conoscenza piu' approfondita delle statistiche quantistiche di Fermi-Dirac e Bose-Einstein e sarà in grado di 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.

Lo studente sarà in grado di comprendere ed utilizzare il formalismo della seconda quantizzazione per lo studio della superconduttività.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

Deepened knowledge about Quantum Statistical Mechanics and its applications toward the study of many-particle systems.

At the end of the course the student will have achieved a more detailed understanding on Quantum Statistics of Fermi-Dirac and Bose-Einstein and he will be able to deal with problems concerning their applications to Condensed Matter Physics.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

Capability to understand and handle mathematical and numerical methods suitable for the resolution of complex problems

The student will be able to understand and use the formalism of Second Quantization for the study of Superconductivity.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali svolte alla lavagna.

Class-taught lectures using the blackboard.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è costituito da una prova orale, della durata tipica di 40-50 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.

The examination consists of an Oral exam, which typically lasts 40-50 minutes, during which it is required to deal from the beginning with two, or at most three, topics presented at class, configuring the problem both from a physical and a mathematical point of view. In case of fail, the repetition of the exam must take place at least after two weeks since the first attempt.

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Attività di supporto

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Programma

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.

Elements of statistical quantum mechanics: state of a quantum system, statistical operator, entropy; classical limit of statistical quantum mechanics; canonical ensemble: the partition function and the basic equations of a perfect gas; Gibbs' paradox; the hamornic oscillator partition function; the problem of specific heats and the Einstein-Debye theory; the black body. Grand canonical ensemble: systems of identical particles; perfect gas: Fermi and Bose distributions and their applications. Second quantization. Interacting boson and fermion gases. Microscopic theory of superconductivity: Bogoliubov-Valatin canonical transformations; BCS.

Testi consigliati e bibliografia

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M.B.Barbaro,  A.Molinari, M.R.Quaglia,  "Minimal Theory of a few structures of matter" CLU Cooperativa Libraria Universitaria (appunti scaricabili sul sito)

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

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

Appunti del docente.

M.B.Barbaro,  A.Molinari, M.R.Quaglia,  "Minimal Theory of a few structures of matter" CLU Cooperativa Libraria Universitaria (lecture notes which can be downloaded on the website; language: Italian)

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

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

Lecture notes by the professor.



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Martedì14:00 - 16:00Aula Wick Dipartimento di Fisica
Mercoledì16:00 - 18:00Aula D Dipartimento di Fisica
Giovedì16:00 - 18:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 09/01/2019 al 12/03/2019

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Note

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

No prerequisites needed. Attendance at the course is not mandatory, but strongly recommended.

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Ultimo aggiornamento: 20/02/2018 13:14
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