Decio Pietro COCOLICCHIO | FISICA TEORICA
FISICA TEORICA | |
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DIPARTIMENTO di MATEMATICA,INFORMATICA ed ECONOMIA | |
Laurea Magistrale | |
MATEMATICA | |
6 |
CFU | Ore | Ciclo | Docente | ||||
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1 | FISICA TEORICA | ||||||
6 | 48 | Secondo Semestre | COCOLICCHIO Decio Pietro |
Lingua insegnamento | Italiano |
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Obiettivi formativi e risultati di apprendimento | Il corso si occupa dei principali aspetti delle teorie quanto-relativistiche con numerose applicazioni sia di interesse generale sia legate a temi di ricerca attuali. |
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Prerequisiti | Il corso e? concepito per gli studenti dei corsi di laurea magistrale in Matematica, e presuppone la propedeuticita? dell’insegnamento di Fisica moderna. |
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Contenuti del corso | Il corso si occupa dei principali aspetti delle teorie quanto-relativistiche con numerose applicazioni sia di interesse generale sia legate a temi di ricerca attuali. |
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Programma esteso | Dalla meccanica analitica alla teoria dei campi. Applicazioni fisiche della teoria dei gruppi Trasformazioni lineari e algebra delle matrici. Matrici coniugate, normali, hermitiane, unitarie. Composizioni di trasformazioni lineari e prodotto di matrici. Operatori lineari equivalenti. Autovalori ed autovettori. Polinomio caratteristico. Spettro. Operatori normali. Proiezioni ortogonali. Operatori unitari. Isometrie. Teoria dei gruppi. Gruppi astratti. Gruppi discreti: il gruppo delle permutazioni. Sottogruppi. Esempi di gruppi di simmetria. Classi, sottogruppi invarianti, gruppo quoziente. Rappresentazioni di un gruppo. Invarianza e commutazione: lemma di Schur. Gruppi continui di Lie: generalita' ed esempi. Rappresentazioni equivalenti, irriducibili, unitarie. Parametri canonici. Sottogruppi ad un parametro. Derivate ed esponenziali: teorema di decomposizione spettrale e forma esponenziale di una matrice. Operatori infinitesimali. Commutatori. Gruppi di matrici: O(n), U(n), SL(n), GL(n), SO(n). Cambiamenti di base. Le rotazioni. Trasformazioni ortogonali. Le rotazioni attive e passive. I gruppi O(3) ed SO(3). Teorema di Eulero. Gruppi compatti e connessi. Topologia di SO(3). Il gruppo SU(2) come gruppo di ricoprimento universale del gruppo delle rotazioni O(3). Descrizioni delle rappresentazioni irriducibili unitarie di SU(2): connessione con la teoria del momento angolare. Gruppo di Lorentz e gruppo di Poincare': rappresentazioni e classificazioni. Il gruppo SL(2,C) come gruppo di ricoprimento universale del gruppo di Lorentz ristretto e sue notevoli rappresentazioni irriducibili. La rappresentazione tetra-spinoriale del gruppo SL(2,C). Trattazione relativistica delle particelle con spin Teoria di Wigner delle simmetrie di un sistema quantistico. Nozione generale di sistema quantistico relativistico ed associate rappresentazioni unitarie irriducibili del gruppo di Poincare'. Particelle con spin. Formulazione delle equazioni d'onda relativistiche fondamentali di Klein-Gordon, Dirac, Pauli, Proca e Maxwell. Spin, sistemi di particelle identiche e meccanica statistica. Distribuzioni statistiche di Bose-Einstein e di Fermi-Dirac. Applicazioni. Meccanica quantistica relativistica Radiazione da una carica relativistica in moto. Interazioni radiazione-materia. Moto di una particella relativistica in un campo esterno. Gli effetti dello spin. Il modello di Uhlenbeck-Goudsmith e la teoria di Pauli per lo spin dell’elettrone. La teoria spinoriale di Dirac. Schemi di riduzione non-relativistica. La trasformazione di Foldy- Wothuysen e la teoria efficace. Interpretazioni delle soluzioni ad energia negativa. Il paradosso di Klein. L’effetto di zitterbewegung. L’equazione di Klein-Gordon per i livelli atomici. Cenni di teoria quantistica relativistica di campo Seconda quantizzazione del campo elettromagnetico in forma covariante
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Metodi didattici | Le lezioni sono integrate da un laboratorio di calcolo in cui alcuni argomenti sono approfonditi mediante programmi in MatLab, MATHEMATICA. |
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Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame consiste in un colloquio sugli argomenti trattati nelle lezioni e nella discussione di una relazione di approfondimento assegnata allo studente. |
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Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online | Sebbene il corso sia in gran parte basato sulle dispense del docente, i seguenti manuali sono un valido complemento: - G. Costa, G.L. Fogli, Lorentz group and particles states, in "Kinematics and symmetry", Text-book on Elementary Particle Physics, ed. M. Nikolic' (1979) Chap. V, pp. 58-165. - G. Costa, G.L. Fogli, Symmetries and Group Theory in Particle Physics. An Introduction to Space-time and Internal Symmetries, Lecture Notes in Physics Volume 823 (Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012)
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Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti | A ragione del numero selezionato di specializzandi, il corso prevede un tutoring personalizzato permanente. Il docente e? sempre disponibile a ricevere gli studenti su appuntamento. |
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Date di esame previste | Le date di esame previste nel 2024 potrebbero subire variazioni. Occorre consultare il docente in occasione della prenotazione per l'esame. Marzo 27 // Giugno 19 // Luglio 17 // Settembre 25 // Ottobre 23 // Dicembre 11. |
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Seminari di esperti esterni | NO SEMINARI DI ESPERTI ESTERNI |
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