Metrologia kwantowa z wykorzystaniem ultrazimnej materii
0800-M-METROLOKW
Wykład koncentruje się na praktycznych aspektach stosowanych w laboratoriach fizyki atomowej, molekularnej i optycznej. Przypomniane zostaną podstawowe zagadnienia teoretyczne z zakresu mechaniki kwantowej, niezbędne do zrozumienia omawianych technik.
Plan wykładu obejmuje:
1.Oddziaływanie atomów ze światłem: absorpcja i emisja fotonu przez atom, zaburzanie atomu przez pole elektromagnetyczne, oddziaływanie atomu z polem magnetycznym.
2. Chłodzenie i pułapkowanie atomów: pułapki magneto-optyczne, dipolowe i sieci optyczne.
3. Techniki stabilizacji laserów.
4. Techniki spektroskopowe wysokiej rozdzielczości.
5. Ultrastabilne wnęki optyczne.
6. Metody transferu sygnałów optycznych, tłumienie szumu częstotliwości w światłowodach, grzebienie częstotliwości optycznych..
7. Standardy częstotliwości i optyczne zegary atomowe.
8. Kondensat Bosego-Einsteina.
9. Ultrazimne molekuły.
10. Zastosowanie ultrazimnych atomów w fizyce fundamentalnej wykraczającej poza Model Standardowy.
Zajęcia w laboratorium:
1. Laboratorium z zimnymi atomami strontu i optycznym zegarem atomowym.
2. Laboratorium z ultrastabilnymi laserami i wnękami optycznymi.
3. Laboratorium z ultrazimnymi molekułami HgRb i kondensatem Bosego-Einsteina (BEC).
4. Laboratorium transferu czasu i częstotliwości oraz optycznych grzebieni częstotliwości.
Całkowity nakład pracy studenta
Godziny realizowane z udziałem nauczyciela (30 godz.):
- udział w wykładach - 20
- udział w zajęciach laboratoryjnych - 10
Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (50 godz.):
- przygotowanie do wykładu - 20
- przygotowanie do zajęć laboratoryjnych - 10
- czytanie literatury - 10
- przygotowanie do egzaminu - 10
Efekty uczenia się - wiedza
Student:
W1 (K_W01, K_W02, K_W05 – Astronomia; K_W01, K_W04, K_W05 - Fizyka; K_W01, K_W02 – Fizyka Techniczna)
- posiada pogłębioną wiedzę z zakresu fizyki zimnych atomów
W2 (K_W04 – Astronomia; K_W02, K_W03, K_W06 - Fizyka; K_W03, K_W04, K_W05, K_W10 – Fizyka Techniczna)
- zna najważniejsze techniki eksperymentalne wykorzystywane w układach zimno-atomowych
- zna najważniejsze współczesne techniki spektroskopowe wysokich rozdzielczości
Efekty uczenia się - umiejętności
Student:
U1 (K_U01 - Astronomia; K_U02 - Fizyka; K_U01, K_U02 – Fizyka Techniczna)
- potrafi zaplanować eksperyment z wykorzystaniem ultrazimnej materii
U2 (K_U03, K_U04 - Astronomia; K_U01, K_U03, K_U05 - Fizyka; K_U04, K_U05 – Fizyka Techniczna)
- potrafi zastosować zdobytą wiedzę teoretyczną do analizy i interpretacji wyników eksperymentów przeprowadzanych w laboratorium
U3 (K_U05, K_U06, K_U08 - Astronomia; K_U04, K_U07, K_U11 - Fizyka; K_U03, K_U09 – Fizyka Techniczna)
- jest przygotowany do słuchania wykładów specjalistycznych dotyczących ultrazimnej materii i samodzielnych studiów literaturowych
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne
Student:
K1 (K_K01 – Astronomia; K_K01 – Fizyka; K_K01 – Fizyka Techniczna)
- zdaje sobie sprawę z sukcesów i trudności zastosowania mechaniki kwantowej i optyki we współczesnych eksperymentach
K2 (K_K02 – Astronomia; K_K02, K_K03 – Fizyka; K_K02, K_K03 – Fizyka Techniczna)
- rozumie znaczenie precyzyjnych pomiarów i dokładności w eksperymentach naukowych oraz wykazuje dbałość o szczegóły podczas pracy laboratoryjnej.
K3 (K_K03 – Astronomia)
- miał dostęp do specjalistycznej aparatury
Metody dydaktyczne
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- prezentacja multimedialna - fotografie i schematy sprzętu laboratoryjnego
- demonstracja układów w laboratorium
- próby rozwiązania realnych problemów laboratoryjnych
- analiza wzorów i schematów
- aktywne angażowanie studentów w dyskusje na temat omawianych zagadnień
- analiza rzeczywistych lub hipotetycznych przypadków, które wymagają zastosowania zdobytej wiedzy do rozwiązania konkretnego problemu.
- indywidualne lub grupowe spotkania z wykładowcą, podczas których studenci mogą omówić swoje pomysły, postępy i napotkane trudności
Metody dydaktyczne podające
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
Metody dydaktyczne poszukujące
- laboratoryjna
- studium przypadku
Wymagania wstępne
Znajomość treści wykładu Fizyka kwantowa I i podstawowego kursu fizyki ( w tym mechanika klasyczna, elektrodynamika, optyka). Pomocna będzie znajomość zagadnień związanych z laserami, próżnią, elektroniką, teorią sterowania.
Koordynatorzy przedmiotu
Kryteria oceniania
Wykład: egzamin ustny (ocena na podstawie odpowiedzi na 3 pytania) W1-2, U1-3
50-60% - ocena: 3
60-70% - ocena: 3+
70-80% - ocena: 4
80-90% - ocena: 4+
90-100% - ocena 5
Literatura
- F. Riehle, Frequency Standards: Basics and Applications (WILEY-VCH, 2005)
- H. Metcalf and P. Straten, Laser Cooling and Trapping” (Springer, 1999),
- W. Demtroder, Laser spectroscopy (Springer, 2008)
- I. Bloch, J. Dalibard, W. Zwerger, Many-Body Physics with Ultracold Gases (Reviews of Modern Physics, 2008)
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i
terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: