PřF:FK110 Propagátory v pevných látkách - Informace o předmětu
FK110 Propagátory a diagramatické poruchové přístupy ve fyzice kondenzovaných látek
Přírodovědecká fakultapodzim 2024
- Rozsah
- 2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. Mgr. Jiří Chaloupka, Ph.D. (přednášející)
- Garance
- prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Jiří Chaloupka, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta - Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
- Cíle předmětu
- Uvedení do problematiky popisu mnohačásticových systémů pomocí propagátorů a jejich diagramatického vyčíslování.
- Výstupy z učení
- Na konci kurzu by studenti měli mít přehled o příslušném formalismu a možnostech jeho aplikací v teorii kondenzovaných látek. Kromě porozumění formálním aspektům a schopnosti řešit jednoduché úlohy by měli získat vhled do souvislosti s experimentálními technikami a využívat jej při interpretací experimentálních dat.
- Osnova
- 1. Greenovy funkce a propagátory v úlohách klasické fyziky a jednočásticové kvantové mechaniky: stacionární případ: elektrostatické úlohy, Coulombův potenciál, nestacionární případ: difúzní a vlnová rovnice, časový vývoj v kvantové mechanice, řešení nestacionární Schrödingerovy rovnice metodou propagátorů, časová a frekvenční doména, různé typy propagátorů a jejich analytické vlastnosti, souvislost se spektrem vlastních stavů/módů, spektrální hustota
- 2. Motivační úloha Pohyb elektronu v mříži s příměsovým atomem: propagátor elektronu v přiblížení těsné vazby, poruchové započtení rozptylu na příměsi, grafické vyjádření poruchové teorie, vázané a rezonanční stavy
- 3. Připomenutí formalismu druhého kvantování a statistického popisu kvantových systémů mnoha částic 4. Propagátory: zavedení a formální vlastnosti propagátorů v mnohačásticových kvantových systémech, spektrální reprezentace a souvislost různých typů propagátorů, příklady: propagátor elektronu v neinteragujícím elektronovém plynu, kvantová tečka v kontaktu s kovem (Andersonův model příměsi), Matsubarovy propagátory pro konečné teploty
- 5. Výpočet amplitud pomocí diagramatické poruchové teorie: Dysonova poruchová řada pro operátor časového vývoje, Wickův teorém, Feynmanovy diagramy a pravidla pro jejich vyčíslování, zacházení s frekvenčními integracemi a sumacemi přes Matsubarovy frekvence
- 6. Neinteragující elektronový plyn: teorie lineární odezvy, Kubova formule, neinteragující elektronový plyn v externím potenciálu, Linhardova funkce, dielektrická funkce, paramagnetická susceptibilita, RKKY interakce, pozorování jejích projevů pomocí spinově polarizovaného STM
- 7. Elektronový plyn s coulombovskou interakcí: Hartreeho-Fockova aproximace, stíněná coulombovská interakce v rámci RPA aproximace, plazmony, Landauovo tlumení, selfenergie elektronu v GW aproximaci
- 8. Itinerantní magnetismus: Hubbardův model, spinová susceptibilita v rámci RPA aproximace, magnetická nestabilita a kritické chování v její blízkosti: paramagnony a logaritmická singularita v efektivní hmotnosti elektronů
- 9. Interagující elektron-fononový systém: mřížové vibrace a propagátor volného fononu, elektron-fononová interakce, renormalizace elektronů a fononů vzájemnou interakcí (polaron, Kohnovy anomálie)
- 10. Supravodivost: Cooperova nestabilita, zavedení anomálních propagátorů a Nambuho maticová formulace, BCS rovnice pro supravodivou mezeru
- Literatura
- G. Rickayzen: Green's Functions and Cond. Matter, Dover Publications, New York, 2013
- S. Doniach a E. H. Sondheimer: Green's Functions for Solid State Physicists, Imperial College Press, London, 1998
- G. D. Mahan: Many-Particle Physics, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2000
- A.A. Abrikosov, L. P. Gorkov a I.E. Dzyaloshinski: Methods of Quantum Field Theory in Statistical Physics, Dover Publications, New York, 1975
- Výukové metody
- Přednášky, kde jsou vysvětlovány základy, a semináře, kde je problematika diskutována a kde jsou řešeny problémy patřící k probírané látce.
- Metody hodnocení
- Zkouška. V rámci domácí přípravy na ústní zkoušku je zadáno k řešení několik komplexních úloh. Zkouška pak probíhá formou rozpravy o těchto úlohách a o problematice kurzu obecně. Hodnocení odráží míru porozumění.
- Informace učitele
- https://www.physics.muni.cz/~chaloupka/FK110/
- Statistika zápisu (nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2024/FK110