CFU
6
Durata
14 Settimane
Semestre DD
Secondo
I modelli ad elettroni liberi per il trasporto nei solidi: i modelli di Drude e di London. Effetto pelle ed effetto pelle anomalo. La profondità di penetrazione magnetica nelle equazioni per il conduttore perfetto. Effetto Hall ed effetto Hall quantistico. Elettroni in potenziali periodici, il calore specifico elettronico del gas di elettroni liberi. Lo spettro fononico nei solidi ed il calcolo del calore specifico reticolare. Interazione elettrone-reticolo. Le coppie di Cooper e la teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) della superconduttività. Lo stato fondamentale BCS, il gap superconduttivo e la densità di stati BCS. Quasi particelle. La teoria di Landau-Ginsburg e le proprietà magnetiche dei superconduttori. L’energia di condensazione superconduttiva, i domini di Landau ed il problema dell’energia delle interfacce superconduttore-normale nello stato intermedio. I vortici di Abrikosov. Il tunnelling superconduttivo e l’effetto Josephson (superconduttività debole). La Macroscopic Quantum Coherence, i quantum-bits (qubits) a stato solido ed il quantum computing.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso è volto a fornire una preparazione avanzata di Fisica dei Solidi, con particolare rilievo rivolto ai condensati ed agli stati mesoscopici ad essi associati. L'obiettivo formativo del corso è far si che lo studente percepisca la differenza tra stati "microscopici" nei solidi ed eccitazioni invece che in essi coinvolgono un gran numero di particelle. Spesso questi ultimi generano risposte e comportamenti che sembrano "ignorare" la struttura microscopica. Sono dati anche principi di electron tunnelling e spettroscopia elettronica.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Agli studenti è offerta la possibilità di allargare le loro conoscenze nel campo della materia condensata ed in particolare rendersi conto delle grandi possibilità che esistono nella fisica dei solidi come "laboratorio" per la meccanica quantistica, sia a livello macroscopico che microscopico. Gli studenti quindi possono aumentare il loro bagaglio di conoscenze ed analisi di problematiche di fisica quantistica.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti devono essere in grado di realizzare quando in un problema di materia condensata è fondamentale l'approccio microscopico e quando l'aspetto macroscopico. I due in realtà sono quasi "complementari" anche se, come sopra accennato, a volte i sistemi a stato solido possono comportarsi in un modo che il background microscopico possa quasi essere "ignorato". Devono essere in grado di riconoscere le realtà sperimentali per le quali le loro conoscenze sono rilevanti.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Attraverso il corso vengono forniti elementi importanti che rendano l'idea dell'importanza di sviluppare un proprio approccio/punto di vista ai problemi. Vengono illustrate controversie che hanno occupato ricercatori per anni nel campo della materia condensata e spunti geniali che hanno portato a scoperte epocali. Di queste controversie viene fornito uno sviluppo storico e critico. Vengono anche illustrate recenti controversie scientifiche nel campo della superconduttività. La superconduttività è un esempio, considerato l'atteggiamento (negativo) di Wolfgang Pauli e Felix Bloch riguardo questa scienza, e quello di John Bardeen verso l'effetto Josephson (negativo) dopo, che bisogna sempre analizzare i problemi senza pregiudizi senza lasciarsi condizionare da imposizioni.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
La comunicazione è un elemento fondamentale nella scienza moderna. Agli studenti vengono trasmessi gli elementi più importanti che sono disponibili per la presentazione e la diffusione di risultati e ricerche.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Attraverso il corso gli studenti devono aumentare la loro capacità di affrontare problemi complessi che riguardino sia aspetti sperimentali che teorici della fisica della materia condensata e non solo. Devono realizzare quali sono parametri e processi nella fisica dello stato solido che possono avere potenzialità di sviluppi a livello fondamentale ed applicativo.