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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
MATEMATICA
Insegnamento
FISICA MODERNA
SCP3051032, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
MATEMATICA
SC1172, ordinamento 2011/12, A.A. 2018/19
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Curriculum GENERALE [010PD]
Crediti formativi 8.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese MODERN PHYSICS
Sito della struttura didattica http://matematica.scienze.unipd.it/2018/laurea_magistrale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Matematica
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile DANIELE BERTACCA FIS/05
Altri docenti ANTONIO TROVATO FIS/03

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/02 4.0
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/05 4.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ESERCITAZIONE 1.0 8 17.0
LEZIONE 7.0 56 119.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
6 Fisica Moderna - a.a. 2018/2019 01/10/2018 30/09/2019 BERTACCA DANIELE (Presidente)
TROVATO ANTONIO (Membro Effettivo)
MARCHETTI PIERALBERTO (Supplente)
MORETTO SANDRA (Supplente)
PANTANO ORNELLA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Conoscere i fondamenti di Fisica Classica relativi agli ambiti di Meccanica, Fisica Matematica, Elettromagnetismo e Termodinamica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso ha come obiettivo l'apprendimento delle idee fondamentali alla base dello sviluppo della fisica moderna (anche in relazione alla loro evoluzione storica). Alla fine del corso lo studente dovrà conoscere le idee fondamentali, in particolare della relatività e della fisica quantistica e gli esperimenti (trattati a lezione) che hanno portato allo sviluppo della Fisica Moderna. Dovrà inoltre aver appreso i modelli teorici di base e dovrà saperli applicare per interpretare fenomeni a livello microscopico e in contesti astrofisici o di alte energie.
Modalita' di esame: Per la parte "Introduzione alla Relatività": Prova orale

Per la parte "Introduzione alla Meccanica quantistica":
L'esame prevede esercizi da svolgere assegnati per casa, una breve prova orale dove si discute uno degli esrcizi assegnati e la presentazione di un lavoro scritto di approfondimento su uno dei temi affrontati.
Criteri di valutazione: Il candidato dovrà dimostrare di conoscere gli argomenti di fisica moderna trattati nel corso e di saperli applicare per interpretare fenomeni a livello microscopico e in ambito astrofisico o delle alte energie.
Sarà valutato positivamente la padronanza dei modelli teorici, la capacità di utilizzarli perrisolvere esercizi, la conoscenza della loro evoluzione storica, la capacità di valutare in quali ambiti e sotto quali condizioni i modelli e le teorie di fisica classica non sono applicabili e la capacità espositiva.
Contenuti: FISICA MODERNA

Prima parte: Introduzione alla Relativita'
Docente: Daniele Bertacca

- Complementi di relatività ristretta. Simmetrie dell’azione e correnti conservate: teorema di Noether. Invarianza per traslazione e tensore canonico energia-impulso. Alcuni esempi: campo scalare, campo elettromagnetico, particelle puntiformi. Equazioni del moto ed equazioni di conservazione (cenni).
- Principio di relatività generale. Sistemi non-inerziali e geometria non-euclidea. Principio di equivalenza. Calcolo tensoriale in una varietà Riemanniana. Connessione affine, derivate di Lie e derivata covariante. Simboli di Christoffel. Equazione della geodetica. Identità di Bianchi. Equazioni di Einstein. Conservazione covariante del tensore dinamico energia-impulso. Equazione di deviazione geodetica e tensore di curvatura di Riemann (cenni). Equazioni di Maxwell in uno spazio curvo (cenni).
- Limite Newtoniano e approssimazione di campo debole (cenni). Limite statico.
- Onde gravitazionali: polarizzazione ed elicità per un’onda piana monocromatica (cenni).
- Soluzione esatta a simmetria sferica per le equazioni di Einstein nel vuoto: metrica di Schwarzschild (cenni).
- Studio degli spazi massimamente simmetrici: cenni di cosmologia relativistica.
- Spazio piatto tangente, tetradi e invarianza locale di Lorentz (cenni).


Seconda parte: Introduzione alla Meccanica quantistica
Docente: Antonio Trovato

Particelle e onde classiche e la crisi di inizio '900. Effetto fotoelettrico e fotoni. Effetto Compton. Ipotesi di de Broglie e esperimento di Davisson e Germer. Esperimento delle due fenditure per particelle e onde classiche e per particelle quantistiche. Le idee base: funzione d'onda, interpretazione probabilistica e principio di indeterminazione di Heisenberg. Radici storiche della meccanica quantistica. Corpo nero e ipotesi di Planck. Radiazione cosmica di fondo. Modello atomico di Thompson e esperimento di Rutherford. Spettroscopia dell'idrogeno e modello di Bohr. Equazione di Schroedinger. Cenni alla struttura matematica della meccanica quantistica: operatori e autovalori. Tipi di misure in meccanica quantistica. Effetto tunnel e radioattivita'. Quantizzazione dell'energia in esempi di buche di potenziale. Quantizzazione del momento angolare, stabilita' della materia. Spin. Particelle quantistiche identiche. Principio di esclusione di Pauli e incompenetrabilita' della materia. Tavola periodica. Cenni alle statistiche quantistiche (Fermi-Dirac e Bose-Einstein) e alle proprietà di entanglement quantistico.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: La metodologia di insegnamento prevede lezioni frontali, lavori di gruppo per approfondire alcuni temi del corso.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Durante il corso saranno forniti appunti del corso, testi scritti o link per approfondire alcuni degli argomenti trattati. La bibliografia di riferimento è da considerarsi di consultazione e saranno indicati durante il corso le parti di interesse in relazione agli argomenti trattati.
Testi di riferimento:
  • M. Gasperini, Manuale di Relatività Ristretta. --: Spinger-Verlag Italia, 2010. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • Sean M. Carroll, Spacetime and geometry: An introduction to general relativity Gravitation and Cosmology. San Francisco, USA: Addison-Wesley, 2004. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • R. d'Inverno, Introducing Einstein's relativity Astrophysics Gravitation and Cosmology. Clarendon, UK: Oxford, 1992. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • B. Schultz, A First Course in General Relativity. Cambridge: Cambridge University Press, 2009. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • F. de Felice and C. J. S. Clarke, Relativity on Curved Manifolds. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1990. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • S. Weinberg, Gravitation and Cosmology. --: John Wiley and Sons, 1972. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • Landau and Lifshitz, The Classical Theory of Fields. --: Butterworth-Heinemann, 1980. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • M. Gasperini, Relatività Generale e Teoria della Gravitazione. --: Springer Verlag Italia, 2015. Per la parte: Introduzione alla Relatività Cerca nel catalogo
  • David J Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics. --: Pearson Prentice Hall, 2004. Per la parte: Introduzione alla Meccanica quantistica Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Interactive lecturing
  • Problem solving
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Uguaglianza di genere Ridurre le disuguaglianze