Teoria dei sistemi a molti corpi 1

A.A. 2024/2025
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/02
Lingua
Italiano
Learning objectives
Il principale obiettivo dell'insegnamento è fornire una accurata presentazione di tecniche importanti per lo studio di sistemi a molti corpi in materia condensata, meccanica statistica, fisica nucleare (è un insegnamento di teoria dei campi non relativistica, a bassa energia, ma con molte particelle). Le tecniche sono: la seconda quantizzazione, le equazioni di Hartree-Fock, il teorema di Gell-Mann e Low, il teorema di Wick, le funzioni di Green T-ordinate e ritardate, lo sviluppo diagrammatico, le equazioni di Dyson e la risommazione di contributi Hartree e RPA, cenni alle equazioni di Hedin, la teoria della risposta lineare, le quasiparticelle. La teoria è illustrata da applicazioni al gas elettronico omogeneo.
Expected learning outcomes
Scrittura di operatori in seconda quantizzazione.
Comprensione dell'approssimazione di Hartree-Fock, e conoscenza delle proprieta` Hartree-Fock del gas elettronico.
Significato delle funzioni di Green ritardate e T-ordinate e collegamento in spazio delle frequenze. Sapere effettuare lo sviluppo di Lehmann, passare dalle equazioni del moto alle equazioni di Dyson, conoscere la struttura dei poli e significato
Conoscenza del significato di ordinamento normale e contrazione, e condizioni per la validita` del teorema di Wick e l'applicazione al calcolo di correlatori.
Conoscenza delle regole di Feynman e della loro origine, scrivere l'espressione funzionale dei diagrammi di Feynman in spazio x e spazio k.
Significato della funzione dielettrica generalizzata, dell'approssimazione RPA dell'interazione.
Conoscere e applicare la teoria della risposta lineare.
Calcolo della massa effettiva e della legge di dispersione di una quasiparticella.
Corso singolo

Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.

Course syllabus and organization

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre

Programma
Seconda quantizzazione. Operatori di campo.
Approssimazione di Hartree-Fock e di Thomas-Fermi.
Gas elettronico interagente.
Funzioni di Green di fermioni in stato fondamentale.
Teorema di Gell-Mann e Low e formula di riduzione.
Teorema di Wick e sviluppo diagrammatico di Feynman.
Self energia, polarizzazione, interazione efficace e funzione di vertice.
Equazioni di Hedin e approssimazione GW.
Sviluppo di Lehmann e funzioni ritardate.
Risposta lineare. Applicazioni al gas elettronico interagente (RPA, screening, oscillazioni di plasma, energia totale).
Poli e quasiparticelle.
Prerequisiti
- Nozioni di struttura della materia (gas di Fermi, funzione dielettrica, calore specifico dei solidi)
- Nozioni di metodi matematici (integrale complesso e teorema dei residui, trasformata di Fourier, convoluzione, funzione Gamma di Eulero, elementi di teoria delle distribuzioni)
- Nozioni di meccanica quantistica (oscillatore armonico, atomo di idrogeno, formalismo di Dirac, evoluzione di Heisenberg e di interazione, sviluppo di Dyson del propagatore, traslazioni e rotazioni, spin e matrici di Pauli, particelle identiche)
Metodi didattici
Lezione con lavagna. (se la lezione e' online, e` in diretta con lavagna grafica. Note scritte, immagini della lavagna e registrazione sono disponibili nel sito ARIEL del corso)
Materiale di riferimento
Note didattiche online: http://wwwteor.mi.infn.it/~molinari/molticorpi2019.html e in ARIEL
Manuale di riferimento: Fetter e Walecka, Quantum theory of Many Particle Systems reprint Dover Ed.
Nel corso sono consigliati manuali e letture per parti specifiche.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Colloquio orale di 1h circa, con presentazione di 3 esercizi svolti a casa liberamente scelti tra quelli proposti nel corso o dal manuale. Discussione di un argomento a scelta del programma, e domande per accertare la comprensione di aspetti fondamentali del corso, ordini di grandezza, collegamenti con altri corsi fondamentali.
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI - CFU: 6
Lezioni: 42 ore