1015020 - FONDAMENTI DI FISICA MODERNA

• Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding) – Conoscenza delle principali idee della fisica relativistica e quantistica e introduzione alle QT. Conoscenze numeriche di base con il software Mathematica-Wolfram.
• Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding) – Capacità di applicare tecniche teoriche di base e approssimazioni per l'analisi e la simulazione di sistemi fisici.
• Abilità comunicative (communication skills) – Competenze nella comunicazione nell’ambito della Fisica e delle QT. 
• Capacità di apprendimento (learning skills) – Acquisizione di strumenti per l'aggiornamento continuo delle conoscenze nel settore, tramite l'accesso a laboratori informatici e alla letteratura specializzataù, e durante l'elaborazione della parte espositiva dell'esame.

Lezioni frontali (5 CFU, 35 ore), complementi, esercizi, dimostrazioni con software dedicato (Mathematica), seminari tenuti da ricercatori del settore (1 CFU, 12 ore).

Meccanica, termodinamica, ed elettromagnetismo (Fisica generale 1 e 2); matematica di base (Analisi matematica 1 e 2, Algebra lineare); cenni di analisi funzionale.

La frequenza ai corsi è caldamente consigliata.

• Elementi di teoria della relatività (14+4)
  Eventi e riferimenti - Esperienza di Michelson-Morley - Definizione operativa delle misure di spazio e di tempo – Intervallo spazio-temporale – Ordine temporale e separazione spaziale degli eventi - Tempo proprio - Postulati della teoria della relatività speciale - Trasformazioni di Lorentz - Trasformazioni della velocità, della quantità di moto, dell’energia e della forza - Paradosso dei gemelli - Aberrazione ed effetto Doppler - dinamica di singola particella e moto accelerato.
  
• Introduzione alla meccanica statistica. (3+1)
  -Ipotesi atomistica della materia. - Moto browniano. - Equilibrio e teorema di equipartizione.
• Introduzione alla meccanica quantistica (14+5)
   Fenomeni fondamentali: la radiazione del corpo nero, l'effetto fotoelettrico, l'effetto Compton. - Modelli atomici di Thomson, Rutherford e Bohr - Ipotesi di de Broglie - Diffrazione degli elettroni - Dualità onda-particella - Concetto di funzione d’onda e interpretazione probabilistica. - Equazione di Schroedinger - Misura - Indeterminazione - Equazione di Schrödinger stazionaria: particella in una buca di potenziale, effetto tunnel, oscillatore armonico quantistico. - sistema a due livelli. - Esperimento di Stern e Gerlach e spin dell'elettrone. - Particelle identiche. - Statistiche quantistiche e applicazioni
  
• Introduzione alla informazione quantistica (4+2)
  - Bit e qubit. - Algebra lineare e fisica quantistica - Le regole di von Neumann - Entanglement e semplici applicazioni alla computazione e alla comunicazione quantistica.

[1]  R. Resnick, Introduzione alla relatività ristretta, CEA, 1979

[2] Leonard Susskind and Art Friedman, Special Relativity and Classical field Theory, Basic Books, Hachette Book Group, 2017

[3] J. J. Brehm, W. J. Mullin, Introduction to the structure of matter: a course in modern physics, , Wiley, 1989

[4] G. Falci, Lecture notes and slides

[5] F. Laloe, B. Diu and C. Cohen Tannoudji, Quantum Mechanics, vol I, Wiley 1977.

[6] C. P. Williams and S. H. Clearwater, Explorations in Quantum Computing, Springer Verlag, New York, 1998.

• L'esame orale standard comprende: (a) parte espositiva: un argomento a scelta del candidato, concordato in anticipo col docente; (b) una domanda scelta dal candidato tra tre proposte dal docente, di diverso grado di difficoltà. 

• Il superamento dell'esame dipende esclusivamente dalla prova (a), mentre la prova (b) concorre a determinare la valutazione finale.

• La valutazione è effettuata tenendo conto di: (1) pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate; (2) livello di comprensione dei contenuti esposti; (3) accuratezza nell'esposizione dei calcoli; (4) capacità di collegamento con altri temi dell'insegnamento (o di insegnamenti precedenti) e di riportare esempi; (5) proprietà di linguaggio e chiarezza espositiva.

• Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: a garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un 
  colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. 
  

Sono richiesti all'esame gli argomenti di tutto il programma effettivamente svolto a lezione.