- Oggetto:
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Complementi di Struttura della Materia
- Oggetto:
Complements of Structure of Matter
- Oggetto:
Anno accademico 2021/2022
- Codice dell'attività didattica
- MFN0851
- Docenti
- Prof. Alessandro Cuoco (Titolare del corso)
Prof. Marco Regis (Titolare del corso) - Corso di studi
- 008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico e delle Tecnologie Avanzate - Anno
- 1° anno
- Periodo didattico
- Secondo semestre
- 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 MateriaKnowledge of elementary Quantum Mechanics and Structure of Matter
- Propedeutico a
-
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Lo scopo principale dell'insegnamento consiste nel mettere lo studente nella condizione di comprendere i concetti e i 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 allo studente di affrontare problemi sulla applicazione della meccanica statistica quantistica alla fisica della materia condensata.
The main aim of the teaching is to guide the student to understand the basic concepts and principles of the statical mechanics of quantum systems of many interacting or independent particles and their application to the physics of condensed matter.The teaching aims also to develop the skill of the student in calculation in order to solve problems of quantum statistical mechanics applied to condensed matter.
- Oggetto:
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
In caso l'emergenza Covid lo permettesse, le lezioni saranno tenute in presenza con streaming online sulla piattaforma Webex.
Pagina webex dei docenti:
https://unito.webex.com/meet/alessandro.cuoco
https://unito.webex.com/meet/marco.regis
In caso contrario, si prevederanno lezioni e sessioni di consulenza solamente online, sempre utilizzando la piattaforma Webex.
If allowed by Covid emergency, there will be class-taught lectures using the blackboard, with simultaneous online streaming on Webex.
Otherwise, lectures and discussion will be organized only through the Webex platform.
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Modalità di verifica dell'apprendimento
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.
Durante il periodo di distanziamento sociale l'esame si svolge online sulla piattaforma Webex.
The examination consists of an Oral exam, which typically lasts 40 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.
During the social-distancing period, the online examination takes place on the Webex platform.
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Attività di supporto
- Oggetto:
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
- Oggetto:
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.
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)
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.)
Lecture notes by the professor.
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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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