Física Atómica y Materia Condensada: 2019-1
Las áreas de Física Atómica y Materia Condensada son de las más activas actualmente dentro del campo de la física. Esto se debe a sus amplias aplicaciones además de el traslape de éstas con otras disciplinas.
El objetivo principal de este curso será el estudiar aplicaciones de la mecánica cuántica en distintos sistemas.
Contacto
Profesor:
Dr. Asaf Paris Mandoki
asaf@fisica.unam.mx
Cubículo 109, Edificio Colisur, Instituto de Física, UNAM
Ayudantes:
M. en C. Adrián Vallejo Martínez
adrian.fistoluca@gmail.com
Laboratorio de Átomos Fríos y Óptica Cuántica, Edificio LEMA, Instituto de Física, UNAM
Luis Yves Villegas Aguilar
yves@ciencias.unam.mx
Laboratorio de Átomos Fríos y Óptica Cuántica, Edificio LEMA, Instituto de Física, UNAM
Notas del Curso
Las notas del curso están en proceso de elaboración y la versión más actual puede descargarse aquí:
(última actualización 03/12/2018)
Avisos
- No habrá clases el martes 2 de octubre.
- No habrá clases el jueves 27 de septiembre.
- Primer examen parcial el 6 de noviembre. Abarcará los temas relacionados con átomos.
- Segundo examen parcial: 4 de diciembre. Abarcará los temas de moléculas y física de estado sólido.
- Presentación de artículos: 11 de diciembre. 10am en sala Sandoval Vallarta del IFUNAM (En el útimo piso del edificio M. Moshinsky).
- Reposición de primer o segundo parcial: 13 de diciembre.
Tareas
- Tarea 1 Entrega: 21/08/2018.
- Tarea 2 Entrega cambiada a 11/09/2018 debido a paro.
- Tarea 3 Entrega: 16/10/2018.
- Tarea 4 Entrega: 30/10/2018.
- Código para tarea 4 Si son nuevos a python, les recomiendo bajar Anaconda para python 3 pues incluye todo lo necesario. Anaconda incluye Spyder que es un editor al estilo de matlab donde pueden trabajar y ejecutar su código cómodamente.
- Tarea 5 Entrega: 22/11/2018.
- Tarea 6 Entrega: 04/12/2018.
Temario
Antecedentes
- Repaso de mecánica cuántica.
- Estados cuánticos.
- Ecuación de Schrödinger
- Soluciones Aproximadas.
- Momento angular cuántico.
Átomos
- El átomo hidrogenoide.
- Estructura principal (Ecuación de Schrödinger).
- Estructura fina (Correcciones Relativistas).
- Efecto Lamb y Estructura hiperfina.
- El átomo de helio.
- Átomos multielectrónicos.
- Metales alcalinos.
- La Tabla Periódica.
- Interacción con campos electromagnéticos.
- Campos estáticos:
- Efecto Zeeman y efecto Stark.
- Interacción con radiación
- Reglas de selección.
- Átomo de dos niveles.
- Enfriamiento láser.
Moléculas
- Dos núcleos y un electrón: \(H_2^+\).
- Enlaces químicos:
- Enlace iónico.
- Enlace covalente.
- Fuerzas de van der Waals.
- Enlace Metálico.
- Puentes de hidrógeno.
Sólidos
- Estructura cristalina de los sólidos.
- Vibraciones de la red.
- Electrones en potenciales periódicos.
- El teorema de Bloch.
- Teoría de banads.
- Semiconductores.
- Dispositivos semiconductores.
- Magnetismo.
Modo de calificar
- 30% Primer Examen Parcial.
- 30% Segundo Examen Parcial.
- 30% Tareas.
- 10% Presentación (Presentación corta de un artículo mencionado abajo).
- Se podrá reponer alguno de los exámenes parciales renunciado a la calificación del examen anterior.
Artículos sugeridos para presentación
- (apartado) Atoms under Magnification: Direct Observation of the Nodal Structure of Stark States
- (apartado) Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas
- (apartado) Bose-Einstein Condensation in a Gas of Sodium Atoms
- (apartado) Observation of Interference Between Two Bose Condensates
- (apartado) Onset of Fermi Degeneracy in a Trapped Atomic Gas
- (apartado) Creation of ultracold molecules from a Fermi gas of atoms
- (apartado) Quantum phase transition from a superfluid to a Mott insulator in a gas of ultracold atoms
- (apartado) Bloch Oscillations of Atoms in an Optical Potential
- (apartado) Exploring Phase Coherence in a 2D Lattice of Bose-Einstein Condensates
- (apartado) Synthetic magnetic fields for ultracold neutral atoms
- (apartado) A quantum gas microscope for detecting single atoms in a Hubbard-regime optical lattice
- (apartado) Direct observation of Anderson localization of matter waves in a controlled disorder
- (apartado) Laser Cooling to the Zero-Point Energy of Motion
- (apartado) Sideband cooling of micromechanical motion to the quantum ground state
- (apartado) Long-Lived Qubit Memory Using Atomic Ions
- (apartado) Observation of Quantum Jumps in a Single Atom
- (apartado) Observation of Cavity-Enhanced Single-Atom Spontaneous Emission
- (apartado) Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics
- (apartado) Observation of Rydberg blockade between two atoms
- (apartado) Observation of collective excitation of two individual atoms in the Rydberg blockade regime
- (apartado) Quantum nonlinear optics with single photons enabled by strongly interacting atoms
- (apartado) Observation of the 1S–2P Lyman-α transition in antihydrogen
- (apartado) Experimental Test of Local Hidden-Variable Theories
- (apartado) Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films
- El que ustedes quieran relacionado con los temas vistos en clase. Recomiendo principalmente artículos en revistas como Nature o Science o en menor medida Physical Review Letters. No les recomiendo artículos de revistas más especializadas como Phys. Rev. A/B/C/D/E pues suelen ser más técnicos. Si presentan un artículo que no está listado deberán enviármelo con anterioridad para evaluar si es adecuado para este ejercicio.
Referencias
Foot, C. J. Atomic Physics Oxford University Press 2005
Este libro sirve de introducción a varios temas de física atómica. El tratamiento es un tanto superficial.
Woodgate G. K. Elementary Atomic Structure Oxford University Press 1983
Este libro trata bien la estructura atómica de hidrógeno y helio.
Notas de Óptica Cuántica de Daniel Steck - Notas Completas
Estas notas contienen muchísima información relevante a temas principalmente de física atómica. Es útil en particular por su tratamiento de la interacción de átomos con campos electromagnéticos.
Simon, Steven H. The Oxford Solid State Basics Oxford University Press 2013 - Borrador de Libro | Fe de Erratas
Libro introductorio a temas de física de materia condensada.