QUANTUM PHASES OF MATTER

Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base delle fisica dei sistemi fortemente correlati a bassa temperature,    ed alla fisica delle transizioni di fase di secondo ordine nonché    alle    transizioni di fase quantistica che interessano gli stati di più bassa energia.    Verranno analizzati vari    esempi per specifici modelli in modo da fornire    allo studente una prima introduzione alla classificazione delle fasi della materia dominate da forti fluttuazioni quantistiche. Il corso vuole essere un'avviamento all'attività di ricerca.

• Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding). Comprensione critica dei principali fenomeni che caratterizzano le proprietà di bassa temperatura dei sistemi quantistici di molti corpi fortemente interagenti. Capacità di sintesi delle competenze acquisite durante il percorso didattico. Adeguata conoscenza degli strumenti matematici e informatici    di uso corrente nei settori della ricerca di base,    oltre alla padronanza del metodo scientifico e dei procedimenti adoperati nella ricerca in Fisica.

• Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding) Capacità di calcolo delle osservabili che caratterizzano le propietà di bassa temperatura e lo stato fondamentale dei sistemi di molti corpi fortemente interagenti. Capacità di identificare gli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario, ed essere in grado di effettuare le approssimazioni richieste. Capacità di utilizzare lo strumento della analogia per applicare soluzioni conosciute a problemi nuovi (problem solving). Capacità di utilizzo di strumenti di calcolo matematico analitico e numerico e delle tecnologie informatiche, incluso lo sviluppo di programmi software. Abilità di giudizio autonomo. Capacità di argomentare personali interpretazioni di fenomeni fisici, confrontandosi nell’ambito di gruppi di lavoro.

• Abilità comunicative (communication skills). Competenze nella comunicazione nell’ambito del corso e durante la prova di esame finale. Gli studenti saranno stimolati ad intervenire durante le lezioni in aula.

• Capacità di apprendimento (learning skills) Capacità di accedere alla letteratura specializzata. Capacità di utilizzare banche dati e risorse bibliografiche e scientifiche per estrarne informazioni e spunti atti a meglio inquadrare e sviluppare il proprio lavoro di studio e di ricerca. Capacità di acquisire, attraverso lo studio autonomo, conoscenze in nuovi campi scientifici.

L'insegnamento prevede lezioni frontali con spiegazioni o alla lavagna o mediante proiezione di slides.

Qualora per ragioni di emergenza l'insegnamento dovesse essere impartito in "modalità mista" o "a distanza", potrebbero essere introdotte delle variazioni rispetto a quanto dichiarato sopra, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Fondamenti di meccanica statistica, fondamenti di Fisica dei molti corpi, seconda quantizzazione.

La frequenza alle lezioni è richiesta in quanto necessaria per un pieno apprendimento, a meno di casi eccezionali da valutare singolarmente.

1. R. Feynmann, "Statistical Mechanics: A Set Of Lectures", (Frontiers in Physics) CRC press, 1972.

2. S. Sachdev, “Quantum Phase Transitions” (Cambridge University press 2011).
X.G. Wen, “Quantum Field Theory of Many-body Systems: From the Origin of Sound to an Origin of Light and Electrons”, (Oxford University press 2007).

3. X.G. Wen, “Quantum Field Theory of Many-body Systems: From the Origin of Sound to an Origin of Light
   and Electrons”, (Oxford University press 2007).

4. G. Mussardo, "Il modello di Ising. Introduzione alla teoria dei campi e delle transizioni di fase", Boringheri 2010

5. Appunti delle lezioni

Materiale di supporto alle lezioni ed esercitazioni verrà distribuito in classe durante il corso.

• L'esame orale standard comprende: (a) esposizione di un argomento a scelta del candidato, concordato in anticipo col docente; (b) esposizione di un argomento scelto dal candidato tra tre proposti dal docente, di diversa difficoltà. Il superamento dell'esame dipende dalla prova (a) mentre la (b) determina la valutazione.
• A richiesta dello studente, e previo il consenso del docente, la prova (a) può essere sostituita da un elaborato che comprenda un calcolo analitico o numerico che lo studente dovrà sviluppare in maniera indipendente ma assistita.

• La valutazione è operata tenendo conto di: pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate; livello di comprensione dei contenuti esposti; accuratezza nell'esposizione dei calcoli; capacità di collegamento con altri temi dell'insegnamento (o di insegnamenti precedenti) e di riportare esempi; proprietà di linguaggio e chiarezza espositiva.