2022/2023

Прикладная квантовая и статистическая физика

Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Маго-лего

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Когда читается: 1-4 модуль

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

Преподаватели: Каган Максим Юрьевич, Кугель Климент Ильич, Попова Елена Арнольдовна, Пудалов Владимир Моисеевич

Язык: русский

Кредиты: 12

Контактные часы: 104

Программа дисциплины

Аннотация

Базовый курс для магистрантов первого года обучения представляет собой необходимое для усвоения других курсов магистерской программы введение в основные принципы, определения и понятия квантовой механики, статистической физики, магнетизма, нанофизики и сверхпроводимости. Мы предлагаем нашим слушателям расширенное введение в основные принципы, определения и понятия квантовой механики и статистической физики, являющиеся основой понимания явлений в таких областях, как магнетизм, нанофизика и сверхпроводимость. Эти знания помогут будущим современным инженерам и технологам конструировать и проектировать малоразмерные устройства и приборы микроэлектроники, а также синтезировать и создавать новые материалы с заданными оптическими, электронными и магнитными свойствами. Эти знания также будут представлять важную основу для изучения таких перспективных и быстроразвивающихся областей, как квантовая информатика и квантовые вычисления. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде домашних заданий, контрольных работ и экзамена. Для прохождения курса требуются базовые знания по общей физике на уровне бакалавриата МИЭМ. Настоящий курс является введением в различные популярные тематики в физике твердого тела и низких температур с акцентом на применение новейших физических идей, разработанных при изучении сверхпроводимости и сверхтекучести , магнетизма, нанофизики и квантовой гидродинамики для электроники и энергетики, освоения космоса и квантовых вычислений.

Цель освоения дисциплины

• Целью освоения дисциплины «Прикладная квантовая и статистическая физика» является формирование у студентов современных представлений и основных компетенций в области квантовой механики и статистической физики, магнетизма, сверхпроводимости и нанофизики..

Планируемые результаты обучения

• Владеет навыками проведения квантово-механических расчётов для моделирования новых материалов и приборов наноэлектроники.
• Владеет навыками статистических расчётов для функций распределения.
• Знает физические основы и методы квантовой механики.
• Знает физические основы и методы статистической физики.
• Умеет правильно выбирать математические и квантово-механические модели для исследования и создания новых материалов.
• Владеет: - навыками теоретического и экспериментального анализа квантовых кооперативных явлений; - навыками использования методов теоретического и экспериментального исследования физических процессов и явлений в магнетиках.
• Владеет: - навыками теоретического и экспериментального анализа квантовых кооперативных явлений; - навыками использования методов теоретического и экспериментального исследования физических процессов и явлений в сверхпроводниках.
• Знает: - основы физики сверхпроводимости; - базовые модели высокотемпературной сверхпроводимости; - особенности спиновой и зарядовой подсистем в системах различной размерности.
• Знает: - современные представления в области магнетизма, механизмы реализации магнитоупорядоченного состояния и магнитные свойства магнетиков; - методы исследования магнитоупорядоченных состояний.
• Умеет: - анализировать экспериментальные данные в области магнетизма; - применять математический аппарат квантовой механики к конкретным задачам в теории магнетизма.
• Умеет: - анализировать экспериментальные данные в области сверхпроводимости; - применять математический аппарат квантовой механики к конкретным задачам в теории сверхпроводимости.

Содержание учебной дисциплины

• Тема 1. Квантовая механика.
• Тема 2. Магнетизм
• Тема 3 а. Нанофизика
• Тема 3. Сверхпроводимость
• Тема 4. Статистическая физика

Элементы контроля

• Домашние задания ДЗ-1, ДЗ-2, ДЗ-3
  Для достижения хороших результатов при изучении дисциплины студентам необходимо самостоятельно дома выполнять задания, выданные преподавателем.
• Домашнее задание Д1,Д2,Д3,Д4,Д5
  Для достижения хороших результатов при изучении дисциплины студентам необходимо самостоятельно дома выполнять задания, выданные преподавателем.
• Коллоквиум
  Коллоквиум проводится в устной форме в начале 2 модуля.
• Домашнее задание 2 модуль
  Домашнее задание проводится во 2-м модуле. Тема домашнего задания - Нанофизика
• Контрольная работа
  Контрольная работа проводится в 3-ем модуле по Теме 4.
• Экзамен 1 модуль
  Экзамен проводится в конце 1-ого модуля по Теме 1.
• Экзамен 3 модуль
  Экзамен проводится в 3-ем модуле по темам: магнетизм, нанофизика, сверхпроводимость.
• Экзамен 4 модуль
  Экзамен проводится в конце 4-ого модуля по Теме 5.

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 1 модуль
  0.5 * Домашние задания ДЗ-1, ДЗ-2, ДЗ-3 + 0.5 * Экзамен 1 модуль
• 2022/2023 учебный год 3 модуль
  0.2 * Коллоквиум + 0.2 * Контрольная работа + 0.2 * Домашнее задание 2 модуль + 0.4 * Экзамен 3 модуль
• 2022/2023 учебный год 4 модуль
  0.5 * Экзамен 4 модуль + 0.5 * Домашнее задание Д1,Д2,Д3,Д4,Д5

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Теоретическая физика. Т.3: Квантовая механика (нерелятивистская теория), , 2002
• Теоретическая физика. Т.5, Ч. 1: Статистическая физика, Ландау, Л. Д., 2005
• Теоретическая физика. Т.9, Ч.2: Статистическая физика: теория конденсированного состояния, , 2004

Рекомендуемая дополнительная литература

• Введение в квантовую статистическую механику, Боголюбов, Н. Н., 1984
• Введение в физику сверхпроводимости, Роуз-Инс, А., 1972
• Задачи по теоретической физике : учеб. пособие для вузов, Белоусов, Ю. М., 2013
• Магнетизм : магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков, Вонсовский, С. В., 1971
• Равновесная и неравновесная статистическая механика. Т. 1: ., Балеску, Р., 1978
• Равновесная и неравновесная статистическая механика. Т. 2: ., Балеску, Р., 1978
• Сверхпроводимость металлов и сплавов, Де Жен, П., 1968
• Теория сверхпроводимости, Шриффер, Дж., 1970
• Фейнмановские лекции по физике. Вып.8,9: Квантовая механика, Фейнман, Р., 2013
• Физика жидких кристаллов, Де Жен, П., 1977
• Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. Т. 1: ., Крупичка, С., 1976
• Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. Т. 2: ., Крупичка, С., 1976

Авторы

• Каган Максим Юрьевич
• Кугель Климент Ильич
• Попова Елена Арнольдовна
• Пудалов Владимир Моисеевич