F8302 Kolektivní a kooperativní jevy

Přírodovědecká fakulta
jaro 2021
Rozsah
2/1/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
doc. Mgr. Jiří Chaloupka, Ph.D. (přednášející)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (přednášející)
doc. Mgr. Jiří Chaloupka, Ph.D. (cvičící)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (cvičící)
Garance
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 1. 3. až Pá 14. 5. Po 17:00–18:50 online_F4
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F8302/01: Po 1. 3. až Pá 14. 5. Po 19:00–19:50 online_F4
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Zdaleka ne všechny jevy, se kterými se při studiu kondenzovaných látek setkáváme, lze vysvětlit pomocí modelů obsahujících nezávislé fermiony vystavené působení nějakého středního pole. Takové jevy, při jejichž popisu interakce ,,nelze obejít", při kterých se stav systému kvalitativně liší od stavu neinteragujícího souboru částic, nazýváme kolektivní a kooperativní jevy. V přednášce budou probrány některé kolektivní a kooperativní jevy. Po obecném úvodu bude vybudován kvantitativní popis kondenzátů na příkladu Boseových-Einsteinových kondenzátů a supratekutého hélia. Nejvíce pozornosti bude věnováno supravodivosti, zde si všimneme také vysokoteplotních supravodičů a některých aplikací supravodivosti. V závěrečné části přednášky budou vysvětleny příčiny magnetických uspořádání v pevných látkách.
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu by studenti měli:
- rozumět základním pojmům z této oblasti fyziky, například spontánnímu narušení symetrie a parametru uspořádání;
- být schopni používat je při řešení jednoduchých úloh, zejména z oblasti teorie supravodivosti;
- být schopni interpretovat základní experimentální data z této oblasti s využitím modelových výpočtů.
Osnova
  • 1. Úvodní část.
  • (a) Kolektivní a kooperativní jevy v kondenzovaných látkách. (b) Spontánní narušení symetrie jako východisko pro jednotný pohled na kol. a koop. jevy.
  • 2. Boseova-Einsteinova kondenzace a supratekutost.
  • (a) Teoretické základy. (b) Boseova-Einsteinova kondenzace v atomových plynech. (c) Supratekutost v kapalném He.
  • 3. Supravodivost.
  • (a) Přehled experimentálních poznatků. (b) Na cestě k pochopení: termodynamický přístup, teorie bratří Londonů, základní idea Ginsburgovy-Landauovy teorie. (c) Základy teorie BCS. (d) Josephsonovy jevy v supravodičích a v supratekutém He, kvantová interference v makroskopickém měřítku. (e) Vysokoteplotní supravodiče. (f) Vybrané aplikace supravodivosti.
  • 4. Magnetické interakce v pevných látkách.
  • (a) Hamiltonián pevné látky ve Wannierově reprezentaci, přibližné hamiltoniány: Hubbardův hamiltonián, výměnné členy související s 1. Hundovým pravidlem. (b) odvození Heisenbergova hamiltoniánu pro izolátory. (c) Magnetismus bez lokalizovaných spinů.
Literatura
  • ANNETT, James F. Superconductivity, superfluids, and condensates. 1st pub. Oxford: Oxford University Press, 2004, xi, 186. ISBN 0198507569. info
  • BLUNDELL, Stephen. Magnetism in condensed matter. Oxford: Oxford University Press, 2001, xii, 238. ISBN 0198505922. info
Výukové metody
Přednášky a řešení příkladů ve cvičení.
Metody hodnocení
Účast na cvičeních je povinná, podmínkou přístupu ke kolokviu je vyřešení stanoveného počtu problémů (2-3) v rámci cvičení. Kolokvium probíhá formou rozpravy o problematice kurzu, hodnocení odráží stupeň porozumění.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.