Mechanika kwantowa 1 0800-MEKW1

Zajęcia z Mechaniki kwantowej 1 mają na celu przekazanie sformalizowanej wiedzy o opisie układów kwantowych. Chodzi w szczególności o zaprezentowanie najważniejszych narzędzi matematycznych i ich intuicyjne przybliżenie.
Istotnymi elementami są:
- systematyczny opis układów kwantowych w języku przestrzeni Hilberta,
- uogólnienie opisu stanu układu kwantowego i jego ewolucji,
- powiązanie symetrii układów kwantowych i zasad zachowania,
- opis oddziaływania układu atomowego ze skwantowanym polem elektromagnetycznym,
- opis zderzeń kwantowych w formalizmie zależnym i niezależnym od czasu,
- opis relatywistycznej cząstki o spinie ½ za pomocą równania Diraca,
- prezentacja wybranych najnowszych problemów mechaniki kwantowej (nierówności Bella, stany splątane, teleportacja, warianty interpretacji teoriopoznawczej).
Plan wykładu obejmuje:
1.Przestrzeń Hilberta i formalizm Diraca.
2.Reprezentacje i obrazy w mechanice kwantowej, związek praw zachowania i symetrii.
3.Stany mieszane i macierz gęstości.
4 Oddziaływanie układów atomowych z polem elektromagnetycznym: hamiltonian, cechowania, kwantowanie pola fali elektromagnetycznej.
5.Teoria przejść kwantowych. Rachunek zaburzeń zależny od czasu.
6. Elementy teorii oddziaływania promieniowania z układami atomowymi. Przejścia dipolowe elektryczne, dipolowe magnetyczne i kwadrupolowe elektryczne. Emisja spontaniczna, czas życia atomu. Przesunięcie Lamba.
7. Równania Kleina-Gordona i Diraca. Niezmienniczość teorii względem transformacji Lorentza. Atom wodoru: rozwiązanie ścisłe równania Diraca i poprawki relatywistyczne.
8. Elementy teorii funkcji Greena.
9.Elementy kwantowej teorii rozpraszania. Macierz rozpraszania. Analiza parcjalna. Rozpraszanie cząstek identycznych.
10. Stany splątane. Nierówności Bella. Teleportacja.
Ćwiczenia:
Rozwiązywanie problemów ilustrujących zagadnienia omawiane na wykładzie.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 95 godz.): - udział w wykładach - 45 - udział w ćwiczeniach – 45 - konsultacje z nauczycielem akademickim- 5 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 105 godz.): - przygotowanie do wykładu- 30 - przygotowanie do ćwiczeń – 20 - czytanie literatury- 5 - przygotowanie do egzaminu- 30 - przygotowanie do kolokwium - 20 Łącznie: 200 godz. (8 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

Student: W_01- posiada pogłębioną wiedzę o fizyce mikroświata (K_W01). W_05 - zna podstawowe prawa fizyki kwantowej w wersji zaawansowanej, zna podstawowe metody teoretyczne używane w fizyce kwantowej, najważniejsze narzędzia i metody opisu układów kwantowych (K_W01,K_W04, K_W05).

Efekty uczenia się - umiejętności

Student: U_01 - potrafi używając formalizmu matematycznego opisać układ kwantowy (K_U01). U_03 - potrafi stosować przybliżenia niezbędne do otrzymania konkretnych wyników (K_U03). U_04 - posiada umiejętności przeprowadzania obliczeń teoretycznych do opisu układów kwantowych ( K_U04). U_05- jest przygotowany do słuchania wykładów specjalistycznych dotyczących układów kwantowych i samodzielnych studiów literaturowych (K_U05, K_U07).

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

Student: K_01- posiada współczesny obraz mikroświata, dysponuje ważnym przykładem zastosowania wyrafinowanej teorii matematycznej do opisu przyrody i zdaje sobie sprawę z sukcesów i trudności interpretacyjnych mechanik kwantowej (K_K01) K-)4 - rozumie potrzebę popularyzacji wiedzy fizycznej.

Metody dydaktyczne

Metody dydaktyczne podające: wykład informacyjny (konwencjonalny) Metody dydaktyczne poszukujące: ćwiczeniowa

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- ćwiczeniowa

Wymagania wstępne

Znajomość algebry liniowej i analizy matematycznej w zakresie wykładanym na wydziale. Znajomość treści wykładu Fizyka kwantowa I i II, Mechanika klasyczna.