Luca GIRLANDA

Luca GIRLANDA

Ricercatore Universitario

Settore Scientifico Disciplinare FIS/02: FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI.

Dipartimento di Matematica e Fisica "Ennio De Giorgi"

Ex Collegio Fiorini - Via per Arnesano - LECCE (LE)

Ufficio, Piano terra

Telefono +39 0832 29 7430

Area di competenza:

FIS/02 (Fisica teorica, modelli e metodi matematici)

Orario di ricevimento

giovedi' 15-17, o su appuntamento

 

 

Recapiti aggiuntivi

Stanza n. 227, primo piano.

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Curriculum Vitae

Nascita: 1973, Messina

Laurea: 1997, Universita' di Pisa

Master: 1996, Universite' de Paris-Sud XI, DEA Physique Theorique

PhD: 1999, Universite' de Paris-Sud XI

Post-doc: 2000-2010, Universitat Autonoma de Barcelona, Universita' di Padova, ECT* Trento, INFN Pisa, Universita' di Pisa

 

Didattica

A.A. 2021/2022

Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso NANOTECNOLOGIE, FISICA DELLA MATERIA E APPLICATA

Sede Lecce

Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

Sede Lecce

Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

Sede Lecce

FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 64.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

Sede Lecce

A.A. 2020/2021

Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 64.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2019/2020

FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 64.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2018/2019

FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

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Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 07/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso NANOTECNOLOGIE, FISICA DELLA MATERIA E APPLICATA (A65)

Sede Lecce

Prerequisito per il corso e' una solida conoscenza della meccanica classica, termodinamica ed elettromagnetismo, nonche' l'aver acquisito almeno le nozioni elementari di relativita' e meccanica quantistica.

In questo corso verranno analizzati i principali nodi problematici nell'insegnamento della Fisica nell'ambito della Cinematica, della Dinamica, della Termodinamica, dell'Elettromagnetismo e della Fisica Moderna. Verra' messa in risalto l'importanza didattica del laboratorio e discussa una serie di esperimenti da condurre anche con materiale povero. Nell'ambito del corso si prevede una serie di interventi del Prof. Marco Mazzeo, volti ad offrire una prospettiva storica nella pratica didattica.

Il corso punta a far acquisire conoscenze e competenze fondamentali relative alle metodologie didattiche della fisica, competenze teoriche e pratiche sulle strategie di insegnamento della fisica principalmente mirate alla scuola secondaria di secondo grado

Lezioni frontali, sessioni di laboratorio, analisi dei principali test diagnostici dell'efficacia dell'insegnamento in Fisica.

Prova orale.

Dal comportamentismo al costruttivismo. Pavlov e Skinner; Piaget, Vygotski, Bruner. Set cognitivo e apprendimento a spirale. Modalità di rappresetazione della realtà: esecutiva/attiva, iconica e simbolica/astratta.

Linguaggio e fondamenti. Ragionamento aritmetico con le divisioni. Interpretazione verbale di rapporti non omogenei. Il ruolo delle definizioni operative in Fisica. Aree e volumi. Trasformazioni di scala.

Le grandezze nel pensiero greco. Euclide e Archimede, metodo di esaustione, geometria non metrica, commensurabilità. Il continuo dal pensiero greco a Galileo. Paradossi di Zenone. Il problema del moto dei "Discorsi".

Cinematica. La matematizzazione del moto. Posizioni e istanti di tempo. Velocità media e istantanea. I segni algebrici. Utilizzo di Tracker per la costruzione dei concetti cinematici. Confusione posizione/velocità e velocità/accelerazione. Principali difficoltà con i grafici. Grafici s-t e v-t. Dalla realtà al grafico e viceversa. Il ruolo del laboratorio e delle animazioni. Uso del software opensource Synfig. Esperienze sul pendolo semplice.

Logica delle leggi di Newton e definizioni operative di forza e massa: approcci "Machiano" e "Newtoniano". Concezioni ingenue e pensiero Newtoniano a confronto. Il Force Concept Inventory.

Il problema del moto. L'integrazione numerica delle equazioni del moto. Ruolo didattico del software Scratch. 

Peso e assenza di peso. Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti. Il sistema di riferimento Terra. Forze apparenti nel riferimento Terra. Forze di marea. Forza di Coriolis. Animazioni Synfig di riferimenti in rotazione.

Forze "passive" o vincolari. Tensione nelle corde. Forze di attrito.

Difficoltà didattiche nelle rotazioni: il prodotto vettore, il vettore velocità angolare, l'asse istantaneo di rotazione.

Pressione idrostatica: teorie ingenue e conseguenze per l'insegnamento. Misura sperimentale della pressione atmosferica con materiale povero.

Calore e temperatura: analisi delle preconcezioni basate sulle sensazioni. L'importanza didattica di misure quantitative. Gli ostacoli del linguaggio comune e tecnico.

Distinzione tra calore e lavoro. Altre forme di scambio energetico. La prima legge della termodinamica in presenza di attrito: lo pseudolavoro.

Entropia e irreversibilità: approccio macroscopico e microscopico a confronto.

Onde meccaniche trasversali e longitudinali: principali difficoltà didattiche. Impulsi asimmetrici su corde elastiche. Uso di software Geogebra per rappresentare làevoluzione di impulsi su una corda. Sovrapposizione. Riflessione di impulsi e condizioni al bordo. Velocità di propagazione di onde di deformazione su una corda, di onde di compressione in un fluido, di onde di superficie in acqua bassa. Esperimenti con materiale povero: diffrazione di luce laser su un righello; analisi di battimenti con software opensource Audacity; effetto Doppler da smarphone su pendolo.

Ottica, preconcezioni sulla luce. La "materializzazione del fascio". Propagazione rettilinea, ombra e penombra. Riflessione e rifrazione. Immagini da specchi e lenti. Esperimenti sulla legge di Snell. Il colore, sintesi additiva e sottrattiva; esperimenti con strisce led. L'arcobaleno. Determinazione dell'angolo dell'arcobaleno con Geogebra.

Modelli mentali e concezioni comuni su elettricità e circuiti. Schemi e circuiti reali. Uso di software di simulazione tipo Tinkercad. Il "Conceptual Survey on Electricity and Magnetism".

Necessità di un aggancio fenomenologico dell'elettrostatica; esperimenti su caricamento per strofinio con strisce di nastro adesivo. Necessità di un aggancio concettuale con la fisica precedente: il paradosso del condensatore; compatibilità con la legge di Ohm e ruolo delle cariche superficiali nella conduzione di corrente.

Elettricità e magnetismo: due facce di una stessa realtà. Forza di Lorentz, dipendenza dalla velocità e dal riferimento. Le sottigliezze della versione integrale della legge di induzione di Faraday.

La relatività da Galileo ad Einstein: principio di relatività e principio di equivalenza. Approccio cinematico-geometrico allo spaziotempo di Minkowski senza l'uso delle trasformazioni di Lotentz. L'orologio a luce e la dilatazione dei tempi. Relatività della simultaneità e la contrazione delle lunghezze. Il "Relativity Concept Inventory".

Approccio storico alla didattica della relatività. Il problema della rilevazione dell'etere. Esperimenti di aberrazione, di Fizeau, di Michelson-Morley.

Gli esperimenti alla base della meccanica quantistica. Effetto fotoelettrico, effetto Compton, interferometria a bassa intensità. Dualismo onda-corpuscolo.

 

Ugo Besson, "Didattica della Fisica", Carocci editore

Arnold B. Arons, "Guida all'insegnamento della Fisica", Zanichelli

Didattica della Fisica (FIS/08)
Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 07/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

Prerequisito per il corso e' una solida conoscenza della meccanica classica, termodinamica ed elettromagnetismo, nonche' l'aver acquisito almeno le nozioni elementari di relativita' e meccanica quantistica.

In questo corso verranno analizzati i principali nodi problematici nell'insegnamento della Fisica nell'ambito della Cinematica, della Dinamica, della Termodinamica, dell'Elettromagnetismo e della Fisica Moderna. Verra' messa in risalto l'importanza didattica del laboratorio e discussa una serie di esperimenti da condurre anche con materiale povero. Nell'ambito del corso si prevede una serie di interventi del Prof. Marco Mazzeo, volti ad offrire una prospettiva storica nella pratica didattica.

Il corso punta a far acquisire conoscenze e competenze fondamentali relative alle metodologie didattiche della fisica, competenze teoriche e pratiche sulle strategie di insegnamento della fisica principalmente mirate alla scuola secondaria di secondo grado

Lezioni frontali, sessioni di laboratorio, analisi dei principali test diagnostici dell'efficacia dell'insegnamento in Fisica.

Prova orale.

Dal comportamentismo al costruttivismo. Pavlov e Skinner; Piaget, Vygotski, Bruner. Set cognitivo e apprendimento a spirale. Modalità di rappresetazione della realtà: esecutiva/attiva, iconica e simbolica/astratta.

Linguaggio e fondamenti. Ragionamento aritmetico con le divisioni. Interpretazione verbale di rapporti non omogenei. Il ruolo delle definizioni operative in Fisica. Aree e volumi. Trasformazioni di scala.

Le grandezze nel pensiero greco. Euclide e Archimede, metodo di esaustione, geometria non metrica, commensurabilità. Il continuo dal pensiero greco a Galileo. Paradossi di Zenone. Il problema del moto dei "Discorsi".

Cinematica. La matematizzazione del moto. Posizioni e istanti di tempo. Velocità media e istantanea. I segni algebrici. Utilizzo di Tracker per la costruzione dei concetti cinematici. Confusione posizione/velocità e velocità/accelerazione. Principali difficoltà con i grafici. Grafici s-t e v-t. Dalla realtà al grafico e viceversa. Il ruolo del laboratorio e delle animazioni. Uso del software opensource Synfig. Esperienze sul pendolo semplice.

Logica delle leggi di Newton e definizioni operative di forza e massa: approcci "Machiano" e "Newtoniano". Concezioni ingenue e pensiero Newtoniano a confronto. Il Force Concept Inventory.

Il problema del moto. L'integrazione numerica delle equazioni del moto. Ruolo didattico del software Scratch. 

Peso e assenza di peso. Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti. Il sistema di riferimento Terra. Forze apparenti nel riferimento Terra. Forze di marea. Forza di Coriolis. Animazioni Synfig di riferimenti in rotazione.

Forze "passive" o vincolari. Tensione nelle corde. Forze di attrito.

Difficoltà didattiche nelle rotazioni: il prodotto vettore, il vettore velocità angolare, l'asse istantaneo di rotazione.

Pressione idrostatica: teorie ingenue e conseguenze per l'insegnamento. Misura sperimentale della pressione atmosferica con materiale povero.

Calore e temperatura: analisi delle preconcezioni basate sulle sensazioni. L'importanza didattica di misure quantitative. Gli ostacoli del linguaggio comune e tecnico.

Distinzione tra calore e lavoro. Altre forme di scambio energetico. La prima legge della termodinamica in presenza di attrito: lo pseudolavoro.

Entropia e irreversibilità: approccio macroscopico e microscopico a confronto.

Onde meccaniche trasversali e longitudinali: principali difficoltà didattiche. Impulsi asimmetrici su corde elastiche. Uso di software Geogebra per rappresentare làevoluzione di impulsi su una corda. Sovrapposizione. Riflessione di impulsi e condizioni al bordo. Velocità di propagazione di onde di deformazione su una corda, di onde di compressione in un fluido, di onde di superficie in acqua bassa. Esperimenti con materiale povero: diffrazione di luce laser su un righello; analisi di battimenti con software opensource Audacity; effetto Doppler da smarphone su pendolo.

Ottica, preconcezioni sulla luce. La "materializzazione del fascio". Propagazione rettilinea, ombra e penombra. Riflessione e rifrazione. Immagini da specchi e lenti. Esperimenti sulla legge di Snell. Il colore, sintesi additiva e sottrattiva; esperimenti con strisce led. L'arcobaleno. Determinazione dell'angolo dell'arcobaleno con Geogebra.

Modelli mentali e concezioni comuni su elettricità e circuiti. Schemi e circuiti reali. Uso di software di simulazione tipo Tinkercad. Il "Conceptual Survey on Electricity and Magnetism".

Necessità di un aggancio fenomenologico dell'elettrostatica; esperimenti su caricamento per strofinio con strisce di nastro adesivo. Necessità di un aggancio concettuale con la fisica precedente: il paradosso del condensatore; compatibilità con la legge di Ohm e ruolo delle cariche superficiali nella conduzione di corrente.

Elettricità e magnetismo: due facce di una stessa realtà. Forza di Lorentz, dipendenza dalla velocità e dal riferimento. Le sottigliezze della versione integrale della legge di induzione di Faraday.

La relatività da Galileo ad Einstein: principio di relatività e principio di equivalenza. Approccio cinematico-geometrico allo spaziotempo di Minkowski senza l'uso delle trasformazioni di Lotentz. L'orologio a luce e la dilatazione dei tempi. Relatività della simultaneità e la contrazione delle lunghezze. Il "Relativity Concept Inventory".

Approccio storico alla didattica della relatività. Il problema della rilevazione dell'etere. Esperimenti di aberrazione, di Fizeau, di Michelson-Morley.

Gli esperimenti alla base della meccanica quantistica. Effetto fotoelettrico, effetto Compton, interferometria a bassa intensità. Dualismo onda-corpuscolo.

 

Ugo Besson, "Didattica della Fisica", Carocci editore

Arnold B. Arons, "Guida all'insegnamento della Fisica", Zanichelli

Didattica della Fisica (FIS/08)
Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 07/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

Prerequisito per il corso e' una solida conoscenza della meccanica classica, termodinamica ed elettromagnetismo, nonche' l'aver acquisito almeno le nozioni elementari di relativita' e meccanica quantistica.

In questo corso verranno analizzati i principali nodi problematici nell'insegnamento della Fisica nell'ambito della Cinematica, della Dinamica, della Termodinamica, dell'Elettromagnetismo e della Fisica Moderna. Verra' messa in risalto l'importanza didattica del laboratorio e discussa una serie di esperimenti da condurre anche con materiale povero. Nell'ambito del corso si prevede una serie di interventi del Prof. Marco Mazzeo, volti ad offrire una prospettiva storica nella pratica didattica.

Il corso punta a far acquisire conoscenze e competenze fondamentali relative alle metodologie didattiche della fisica, competenze teoriche e pratiche sulle strategie di insegnamento della fisica principalmente mirate alla scuola secondaria di secondo grado

Lezioni frontali, sessioni di laboratorio, analisi dei principali test diagnostici dell'efficacia dell'insegnamento in Fisica.

Prova orale.

Dal comportamentismo al costruttivismo. Pavlov e Skinner; Piaget, Vygotski, Bruner. Set cognitivo e apprendimento a spirale. Modalità di rappresetazione della realtà: esecutiva/attiva, iconica e simbolica/astratta.

Linguaggio e fondamenti. Ragionamento aritmetico con le divisioni. Interpretazione verbale di rapporti non omogenei. Il ruolo delle definizioni operative in Fisica. Aree e volumi. Trasformazioni di scala.

Le grandezze nel pensiero greco. Euclide e Archimede, metodo di esaustione, geometria non metrica, commensurabilità. Il continuo dal pensiero greco a Galileo. Paradossi di Zenone. Il problema del moto dei "Discorsi".

Cinematica. La matematizzazione del moto. Posizioni e istanti di tempo. Velocità media e istantanea. I segni algebrici. Utilizzo di Tracker per la costruzione dei concetti cinematici. Confusione posizione/velocità e velocità/accelerazione. Principali difficoltà con i grafici. Grafici s-t e v-t. Dalla realtà al grafico e viceversa. Il ruolo del laboratorio e delle animazioni. Uso del software opensource Synfig. Esperienze sul pendolo semplice.

Logica delle leggi di Newton e definizioni operative di forza e massa: approcci "Machiano" e "Newtoniano". Concezioni ingenue e pensiero Newtoniano a confronto. Il Force Concept Inventory.

Il problema del moto. L'integrazione numerica delle equazioni del moto. Ruolo didattico del software Scratch. 

Peso e assenza di peso. Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti. Il sistema di riferimento Terra. Forze apparenti nel riferimento Terra. Forze di marea. Forza di Coriolis. Animazioni Synfig di riferimenti in rotazione.

Forze "passive" o vincolari. Tensione nelle corde. Forze di attrito.

Difficoltà didattiche nelle rotazioni: il prodotto vettore, il vettore velocità angolare, l'asse istantaneo di rotazione.

Pressione idrostatica: teorie ingenue e conseguenze per l'insegnamento. Misura sperimentale della pressione atmosferica con materiale povero.

Calore e temperatura: analisi delle preconcezioni basate sulle sensazioni. L'importanza didattica di misure quantitative. Gli ostacoli del linguaggio comune e tecnico.

Distinzione tra calore e lavoro. Altre forme di scambio energetico. La prima legge della termodinamica in presenza di attrito: lo pseudolavoro.

Entropia e irreversibilità: approccio macroscopico e microscopico a confronto.

Onde meccaniche trasversali e longitudinali: principali difficoltà didattiche. Impulsi asimmetrici su corde elastiche. Uso di software Geogebra per rappresentare làevoluzione di impulsi su una corda. Sovrapposizione. Riflessione di impulsi e condizioni al bordo. Velocità di propagazione di onde di deformazione su una corda, di onde di compressione in un fluido, di onde di superficie in acqua bassa. Esperimenti con materiale povero: diffrazione di luce laser su un righello; analisi di battimenti con software opensource Audacity; effetto Doppler da smarphone su pendolo.

Ottica, preconcezioni sulla luce. La "materializzazione del fascio". Propagazione rettilinea, ombra e penombra. Riflessione e rifrazione. Immagini da specchi e lenti. Esperimenti sulla legge di Snell. Il colore, sintesi additiva e sottrattiva; esperimenti con strisce led. L'arcobaleno. Determinazione dell'angolo dell'arcobaleno con Geogebra.

Modelli mentali e concezioni comuni su elettricità e circuiti. Schemi e circuiti reali. Uso di software di simulazione tipo Tinkercad. Il "Conceptual Survey on Electricity and Magnetism".

Necessità di un aggancio fenomenologico dell'elettrostatica; esperimenti su caricamento per strofinio con strisce di nastro adesivo. Necessità di un aggancio concettuale con la fisica precedente: il paradosso del condensatore; compatibilità con la legge di Ohm e ruolo delle cariche superficiali nella conduzione di corrente.

Elettricità e magnetismo: due facce di una stessa realtà. Forza di Lorentz, dipendenza dalla velocità e dal riferimento. Le sottigliezze della versione integrale della legge di induzione di Faraday.

La relatività da Galileo ad Einstein: principio di relatività e principio di equivalenza. Approccio cinematico-geometrico allo spaziotempo di Minkowski senza l'uso delle trasformazioni di Lotentz. L'orologio a luce e la dilatazione dei tempi. Relatività della simultaneità e la contrazione delle lunghezze. Il "Relativity Concept Inventory".

Approccio storico alla didattica della relatività. Il problema della rilevazione dell'etere. Esperimenti di aberrazione, di Fizeau, di Michelson-Morley.

Gli esperimenti alla base della meccanica quantistica. Effetto fotoelettrico, effetto Compton, interferometria a bassa intensità. Dualismo onda-corpuscolo.

 

Ugo Besson, "Didattica della Fisica", Carocci editore

Arnold B. Arons, "Guida all'insegnamento della Fisica", Zanichelli

Didattica della Fisica (FIS/08)
FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/02

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 64.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 20/09/2021 al 17/12/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono necessarie competenze solide in Meccanica Classica, Elettromagnetismo, Analisi matematica, Geometria ed Algebra.

Sono propedeutici gli esami di Analisi matematica I, II e III, Fisica I, II, III e IV, Laboratorio I e II, Algebra e geometria.

Il corso ha per oggetto la meccanica quantistica non relativistica.

Acquisizione della fenomenologia e dei modelli teorici della meccanica quantistica non relativistica.

 

Conoscenze e comprensione:Lo studente avra’ compreso i fatti sperimentali all’origine dello sviluppo della meccanica quantistica e il formalismo matematico nel quale questa e’ formulata.

Capacita’ di applicare conoscenze e comprensione:Lo studente sapra’ trasporre un problema di fisica classica in ambito quantistico, comprendendone le implicazioni ed il collegamento con i processi di misura.

Autonomia di giudizio:Lo studente sapra’ individuare le opportune assunzioni  nei processi di modellizzazione teorica e giudicarne la validita’.

Abilita’ comunicative:Lo studente sapra’ esporre le strategie di risoluzione di problemi di meccanica quantistica non relativistica giustificandone la logica.

Capacita’ di apprendimento:Lo studente sara’ nelle condizioni di poter apprendere nozioni di fisica della materia e del nucleo.

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Test di apprendimento settimali in itinere.

Prova scritta ed orale. Si e’ ammessi all’orale (da svolgersi nell'ambito dello stesso appello) con una valutazione non inferiore ai 15/30. Al voto dello scritto viene aggiunto un bonus massimo di 6/30 in base agli esiti delle prove in itinere, al fine di incoraggiare frequenza e studio assidui. L’entita’ di tale bonus si dimezza per gli esami sostenuti nella sessione successiva alla prima e si annulla per gli esami sostenuti nell’anno accademico successivo, al fine di incoraggiare la celerita’ del percorso di laurea.

Nella sezione Materiale didattico sono presenti  testi d'esame ed in itinere passati.

Crisi delle idee classiche. Dualismo (complementarita') onda-particella. Concetti fondamentali della teoria dei quanti: principio di sovrapposizione, relazioni di indeterminazione, funzione d'onda ed interpretazione probabilstica. Evoluzione della funzione d'onda ed equazione di Schroedinger. Corrente di probabilita'. Stati stazionari e loro sovrapposizioni. Particella libera. Evoluzione libera del pacchetto gaussiano.

Problemi unidimensionali. Buca di potenziale quadrata infinita. Buche e barriere di potenziale quadrate finite e deltiformi, stati legati e del continuo. Formalismo della matrice di trasferimento. Coefficienti di trasmissione e riflessione. Risonanze. Effetto tunnel. Gradino di potenziale, tempo di ritardo.

L'apparato matematico della meccanica quantistica. La funzione d'onda come vettore di uno spazio di Hilbert. Basi ortonormali discrete e continue, rappresentazioni. Operatori lineari, aggiunto di un operatore, notazione di Dirac. Proprieta' degli operatori hermitiani. Autostati ed equazioni agli autovalori. Osservabili. Proprieta' di osservabili che commutano. Insiemi completi di osservabili che commutano. Operatori posizione e impulso. Relazioni di commutazione canonica. Operatore di traslazione. Operatore di parita'. Sistemi composti. Prodotto tensore di spazi degli stati. Entanglement.

Postulati della meccanica quantistica. Il processo di misura e collasso della funzione d'onda. Illustrazione dei postulati mediante la buca infinita bidimensionale. Effetto  dell'entanglement.

Evoluzione temporale, costanti del moto, teorema di Ehrenfest. Operatore di evoluzione temporale per sistemi conservativi. Relazione di indeterminazione energia-tempo. Schema di Heisenberg ed equazione di evoluzione degli operatori. Osservabili compatibili. Relazioni di indeterminazione tra osservabili incompatibili. Pacchetto di minima indeterminazione. Probabilita' epistemiche ed ontiche. Descrizione di miscele statistiche tramite operatore densita'. Tracce parziali e operatore densita' ridotto.

Esperimenti di Stern-Gerlach e sistemi di spin 1/2. Matrici di Pauli. Proprieta' generali dei sistemi a due livelli. Spettro e autostati dell'Hamiltoniana. Anticrossing e repulsione dei livelli. Stabilizzazione per risonanza. Aspetti dinamici, oscillazioni di Rabi.

Oscillatore armonico unidimensionale. Operatori di creazione, distruzione e numero. Caratterizzazione della base {|n>}. Proprieta' di parita' degli stati stazionari. Stati coerenti dell'oscillatore armonico. Stati coerenti come traslazione del vuoto. Problemi riconducibili all'oscillatore armonico unidimensionale: oscillatore armonico in campo uniforme, oscillatore armonico bi- e tridimensionale isotropo; degenerazione dei livelli.

Operatore momento angolare, proprieta' generali. Determinazione dello spettro. Costruzione della base standard {|k,j,m>}. Momento angolare orbitale ed armoniche sferiche. Relazioni di ortonormalita' e completezza. Proprieta' di trasformazione per parita' e per complessa coniugazione. Relazione tra armoniche sferiche e polinomi omogenei in (x,y,z). Rotatore rigido e spettri rotazionali di molecole biatomiche. Momento angolare come generatore delle rotazioni. Osservabili scalari e vettoriali.

Problemi in campo centrale. Oscillatore armonico tridimensionale isotropo. Atomo di idrogeno, spettro e autofunzioni.  Orbitali atomici. Struttura elettronica e tavola periodica.

Scattering da potenziale. Ampiezza di scattering e sezione d'urto.  Equazione di Lippman-Schwinger. Funzione di Green. Sviluppo e approssimazione di Born. Sezione d'urto di Yukawa e di Coulomb in approssimazione di Born. Scattering da potenziale centrale. Espansione di onde piane in armoniche sferiche. Fasi di scattering. Ampiezze parziali di scattering e sezione d'urto totale.

Ulteriori evidenze sperimentali dello spin dell'elettrone. Effetto Zeeman. Postulati di Pauli per lo spin. Spinori.

Composizione di momenti angolari. Coefficienti di Clebsch-Gordan.

Teoria delle perturbazioni indipendente dal tempo al primo e secondo ordine. Caso di livelli imperturbati degeneri. Applicazioni: effetto Stark lineare e quadratico, livelli vibrazionali di molecole biatomiche. Teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo. Schema di interazione. Serie di Dyson. Transizioni risonanti. Regola d'oro di Fermi. Principio variazionale di Ritz.

Particelle identiche. Degenerazione di scambio. Operatori di permutazione. Postulato di simmetrizzazione. Collegamento con lo spin. Principio di esclusione di Pauli.

 

Cohen-Tannoudji, Diu, Laloe, "Quantum Mechanics" voll. 1 e 2.

Sakurai, Napolitano, "Meccanica quantistica moderna"

Forte, Rottoli, "Fisica quantistica"

Landau, Lifsits, "Meccanica quantistica, teoria non relativistica"

Dirac, "I principi della meccanica quantistica"

 

Letture consigliate:

Pais, "Il danese tranquillo"
Bell, "Speakable and unspeakable in quantum mechanics"

FISICA TEORICA (FIS/02)
TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 18/10/2021 al 28/01/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

Solide conoscenze in teoria quantistica dei campi.

Il corso si prefigge di descrivere la teoria delle interazioni forti (Cromodinamica quantistica), tanto nei suoi aspetti perturbativi che non perturbativi.

Conoscenze e comprensione:

Teorie di gauge non abeliane e loro quantizzazione. Simmetrie globali e discrete dellacromodinamica quantistica (QCD)

Capacità di applicare conoscenze e comprensione:

Ricondurre il fenomeno della libertà asintotica della QCD al running della costante di accoppiamento con il gruppo di rinormalizzazione. Saper calcolare la funzione beta della QCD a un loop.

Saper individuare le principali conseguenze fenomenologiche delle simmetrie globali della QCD mediante la tecnica delle teorie effettive.

Autonomia di giudizio:

Riconoscere i regimi di validità degli approcci perturbativi e non alla QCD.

Abilità comunicative:

Saper esporre con precisione di linguaggio l’origine teorica della fenomenologia delle interazioni forti.

Capacità di apprendimento:

Essere nelle condizioni di comprendere la letteratura scientifica riguardante i principali problemi teorici ancora aperti, come ad esempio problema di CP forte,

Lezioni frontali

Esame orale

Simmetrie di gauge; dalla QED alla QCD – Integrale di cammino in meccanica quantistica e in teoria dei campi – Quantizzazione della QCD – Regole di Feynman – Processi a tree level con calcolo di sezione d’urto di diffusione elastica quark-antiquark - Rinormalizzazione a un loop della Lagrangiana di QCD – Funzione β e libertà asintotica – Deep Inelastic Scattering – Modello a partoni e scaling di Bjorken – Divergenze infrarosse e loro cancellazione - Violazioni di scaling ed equazioni di Altarelli – Parisi.

Simmetria chirale e sua rottura spontanea – I pioni come bosoni di Goldstone – Decadimento del pione – QCD a bassa energia: teoria delle perturbazioni chirale – Anomalie chirali e decadimento π0 -> ϒϒ – Aspetti topologici della QCD: il problema U(1) assiale e gli istantoni di ‘t Hooft-Polyakov - Il problema di CP forte

Cenni ad altri metodi non perturbativi (OPE e regole di somma della QCD, limite di grande numero di colori, formulazione su reticolo) potranno essere eventualmente concordati con gli studenti.

 

T. Muta – Foundations of Quantum Chromodynamics

S. Weinberg – The Quantum Theory of Fields, Volume II

TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI (FIS/04)
Didattica della Fisica

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 08/03/2021 al 11/06/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Prerequisito per il corso e' una solida conoscenza della meccanica classica, termodinamica ed elettromagnetismo, nonche' l'aver acquisito almeno le nozioni elementari di relativita' e meccanica quantistica.

In questo corso verranno analizzati i principali nodi problematici nell'insegnamento della Fisica nell'ambito della Cinematica, della Dinamica, della Termodinamica, dell'Elettromagnetismo e della Fisica Moderna. Verra' messa in risalto l'importanza didattica del laboratorio e discussa una serie di esperimenti da condurre anche con materiale povero. Nell'ambito del corso si prevede una serie di interventi del Prof. Marco Mazzeo, volti ad offrire una prospettiva storica nella pratica didattica.

Il corso punta a far acquisire conoscenze e competenze fondamentali relative alle metodologie didattiche della fisica, competenze teoriche e pratiche sulle strategie di insegnamento della fisica principalmente mirate alla scuola secondaria di secondo grado

Lezioni frontali, sessioni di laboratorio, analisi dei principali test diagnostici dell'efficacia dell'insegnamento in Fisica.

Prova orale.

Il ruolo delle definizioni operative in Fisica: il problema della definizione di aree e volumi e dei concetti cinematici elementari. Pericoli didattici del linguaggio. Interpretazione verbale delle formule. Ragionamenti di scala. Difficolta' didattiche relative alla distinzione posizione/velocita' e velocita' accelerazione. L'uso dei frafici in cinematica. Traduzione grafica di un moto  traduzione cinetica di un grafico. Rassegna di software didattici opensource per la cinematica e la dinamica: Tracker e Scratch. Fraintendimenti piu' comuni  riguardo al concetto fi forza. Esame del Force Concept Inventory. Dinamica rotazionale, corpi rigidi e sistemi di riferimento. Sistemi di riferimento in rotazione e forze apparenti. La forza di Coriolis. Creazione di animazioni per la cinematica rotazionale mediante software opensource Synfig. Fenomeni ondulatori. Distinzione tra velocita' dell'onda e delle particelle. Esperimenti con impulsi su corde e su slinky. Riflessione di impulsi. Relazione tra i grafici y(x) e y(t). Visualizzazione "costruttiva" con software opensource Geogebra. Velocita' del suono e analisi dei battimenti con software opensource Audacity. Fluidi e pressione. Fraintendimenti piu' comuni riguardo alla pressione. Il paradosso idrostatico. La spinta di Archimede. Evidenze empiriche della teoria atomistica della materia. Teoria cinetica dei gas. Lavoro, calore, energia, entropia. Il teorema dell'energia cinetica. Distinzione tra lavoro e pseudo-lavoro. Le diverse forme di energia: il primo principio della termodinamica. Irreversibilita' e secondo principio. Elettricita' e magnetismo. Necessita' di un ancoraggio fenomenologico. Percorsi didattici con fili, pile e lampadine. La legge di Ohm. Analisi del Conceptual Survey on Electricity and Magnetism. Esperimenti sull'elettrificazione per strofinio con materiale povero. Costruzione di un elettroscopio. Induzione elettrostatica e polarizzazione. Collegamento con i circuiti elettrici. Effetti magnetici delle correnti continue. Ottica fisica e geometrica. Teorie ingenue sulle "immagini". Propagazione della luce. Ombra e penombra. Le eclissi. Lenti e specchi. Esperienze sulla legge di Snell. Spiegazione dell'arcobaleno. Misura dell'angolo dell'arcobaleno. Costruzione geometrica con software opensource Geogebra. La relativita' da Galileo ad Einstein: il principio di relativita' ed il principio di equivalenza. Equazioni di Maxwell e invarianza della velocita' della luce. L'orologio a luce e l'intervallo invariante. Relativita' della simultaneita'. Dinamica relativistica. L'inerzia dell'energia. Il redshift gravitazionale.  La nascita della meccanca quantistica. Gli esperimenti cruciali del primo novecento. Discussione didattica dell'esperimento di Thomson. L'effetto fotoelettrico. L'effetto Compton. L'atomo di Bohr.

PRodotto vettore. Gradi di liberta' di un corpo rigido, campo delle velocita' e velocita' angolare. Equazioni cardinali. Calcolo di momenti di inerzia. Sistemi di riferimento in rotazione e forze apparenti.

Ugo Besson, "Didattica della Fisica", Carocci editore

Arnold B. Arons, "Guida all'insegnamento della Fisica", Zanichelli

Didattica della Fisica (FIS/08)
FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/02

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 64.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2020 al 18/12/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono necessarie competenze solide in Meccanica Classica, Elettromagnetismo, Analisi matematica, Geometria ed Algebra.

Sono propedeutici gli esami di Analisi matematica I, II e III, Fisica I, II, III e IV, Laboratorio I e II, Algebra e geometria.

Il corso ha per oggetto la meccanica quantistica non relativistica.

Acquisizione della fenomenologia e dei modelli teorici della meccanica quantistica non relativistica.

 

Conoscenze e comprensione:Lo studente avra’ compreso i fatti sperimentali all’origine dello sviluppo della meccanica quantistica e il formalismo matematico nel quale questa e’ formulata.

Capacita’ di applicare conoscenze e comprensione:Lo studente sapra’ trasporre un problema di fisica classica in ambito quantistico, comprendendone le implicazioni ed il collegamento con i processi di misura.

Autonomia di giudizio:Lo studente sapra’ individuare le opportune assunzioni  nei processi di modellizzazione teorica e giudicarne la validita’.

Abilita’ comunicative:Lo studente sapra’ esporre le strategie di risoluzione di problemi di meccanica quantistica non relativistica giustificandone la logica.

Capacita’ di apprendimento:Lo studente sara’ nelle condizioni di poter apprendere nozioni di fisica della materia e del nucleo.

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Test di apprendimento settimali in itinere.

Prova scritta ed orale. Si e’ ammessi all’orale (da svolgersi nell'ambito dello stesso appello) con una valutazione non inferiore ai 15/30. Al voto dello scritto viene aggiunto un bonus massimo di 6/30 in base agli esiti delle prove in itinere, al fine di incoraggiare frequenza e studio assidui. L’entita’ di tale bonus si dimezza per gli esami sostenuti nella sessione successiva alla prima e si annulla per gli esami sostenuti nell’anno accademico successivo, al fine di incoraggiare la celerita’ del percorso di laurea.

Nella sezione Materiale didattico sono presenti  testi d'esame ed in itinere passati.

Crisi delle idee classiche. Dualismo (complementarita') onda-particella. Concetti fondamentali della teoria dei quanti: principio di sovrapposizione, relazioni di indeterminazione, funzione d'onda ed interpretazione probabilstica. Evoluzione della funzione d'onda ed equazione di Schroedinger. Corrente di probabilita'. Stati stazionari e loro sovrapposizioni. Particella libera. Evoluzione libera del pacchetto gaussiano.

Problemi unidimensionali. Buca di potenziale quadrata infinita. Buche e barriere di potenziale quadrate finite e deltiformi, stati legati e del continuo. Formalismo della matrice di trasferimento. Coefficienti di trasmissione e riflessione. Risonanze. Effetto tunnel. Gradino di potenziale, tempo di ritardo.

L'apparato matematico della meccanica quantistica. La funzione d'onda come vettore di uno spazio di Hilbert. Basi ortonormali discrete e continue, rappresentazioni. Operatori lineari, aggiunto di un operatore, notazione di Dirac. Proprieta' degli operatori hermitiani. Autostati ed equazioni agli autovalori. Osservabili. Proprieta' di osservabili che commutano. Insiemi completi di osservabili che commutano. Operatori posizione e impulso. Relazioni di commutazione canonica. Operatore di traslazione. Operatore di parita'. Sistemi composti. Prodotto tensore di spazi degli stati. Entanglement.

Postulati della meccanica quantistica. Il processo di misura e collasso della funzione d'onda. Illustrazione dei postulati mediante la buca infinita bidimensionale. Effetto  dell'entanglement.

Evoluzione temporale, costanti del moto, teorema di Ehrenfest. Operatore di evoluzione temporale per sistemi conservativi. Relazione di indeterminazione energia-tempo. Schema di Heisenberg ed equazione di evoluzione degli operatori. Osservabili compatibili. Relazioni di indeterminazione tra osservabili incompatibili. Pacchetto di minima indeterminazione. Probabilita' epistemiche ed ontiche. Descrizione di miscele statistiche tramite operatore densita'. Tracce parziali e operatore densita' ridotto.

Esperimenti di Stern-Gerlach e sistemi di spin 1/2. Matrici di Pauli. Proprieta' generali dei sistemi a due livelli. Spettro e autostati dell'Hamiltoniana. Anticrossing e repulsione dei livelli. Stabilizzazione per risonanza. Aspetti dinamici, oscillazioni di Rabi.

Oscillatore armonico unidimensionale. Operatori di creazione, distruzione e numero. Caratterizzazione della base {|n>}. Proprieta' di parita' degli stati stazionari. Stati coerenti dell'oscillatore armonico. Stati coerenti come traslazione del vuoto. Problemi riconducibili all'oscillatore armonico unidimensionale: oscillatore armonico in campo uniforme, oscillatore armonico bi- e tridimensionale isotropo; degenerazione dei livelli.

Operatore momento angolare, proprieta' generali. Determinazione dello spettro. Costruzione della base standard {|k,j,m>}. Momento angolare orbitale ed armoniche sferiche. Relazioni di ortonormalita' e completezza. Proprieta' di trasformazione per parita' e per complessa coniugazione. Relazione tra armoniche sferiche e polinomi omogenei in (x,y,z). Rotatore rigido e spettri rotazionali di molecole biatomiche. Momento angolare come generatore delle rotazioni. Osservabili scalari e vettoriali.

Problemi in campo centrale. Oscillatore armonico tridimensionale isotropo. Atomo di idrogeno, spettro e autofunzioni.  Orbitali atomici. Struttura elettronica e tavola periodica.

Scattering da potenziale. Ampiezza di scattering e sezione d'urto.  Equazione di Lippman-Schwinger. Funzione di Green. Sviluppo e approssimazione di Born. Sezione d'urto di Yukawa e di Coulomb in approssimazione di Born. Scattering da potenziale centrale. Espansione di onde piane in armoniche sferiche. Fasi di scattering. Ampiezze parziali di scattering e sezione d'urto totale.

Ulteriori evidenze sperimentali dello spin dell'elettrone. Effetto Zeeman. Postulati di Pauli per lo spin. Spinori.

Composizione di momenti angolari. Coefficienti di Clebsch-Gordan.

Teoria delle perturbazioni indipendente dal tempo al primo e secondo ordine. Caso di livelli imperturbati degeneri. Applicazioni: effetto Stark lineare e quadratico, livelli vibrazionali di molecole biatomiche. Teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo. Schema di interazione. Serie di Dyson. Transizioni risonanti. Regola d'oro di Fermi. Principio variazionale di Ritz.

Particelle identiche. Degenerazione di scambio. Operatori di permutazione. Postulato di simmetrizzazione. Collegamento con lo spin. Principio di esclusione di Pauli.

 

Cohen-Tannoudji, Diu, Laloe, "Quantum Mechanics" voll. 1 e 2.

Sakurai, Napolitano, "Meccanica quantistica moderna"

Forte, Rottoli, "Fisica quantistica"

Landau, Lifsits, "Meccanica quantistica, teoria non relativistica"

Dirac, "I principi della meccanica quantistica"

 

Letture consigliate:

Pais, "Il danese tranquillo"
Bell, "Speakable and unspeakable in quantum mechanics"

FISICA TEORICA (FIS/02)
FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/02

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 64.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono necessarie competenze solide in Meccanica Classica, Elettromagnetismo, Analisi matematica, Geometria ed Algebra.

Sono propedeutici gli esami di Analisi matematica I, II e III, Fisica I, II, III e IV, Laboratorio I e II, Algebra e geometria.

Il corso ha per oggetto la meccanica quantistica non relativistica.

Acquisizione della fenomenologia e dei modelli teorici della meccanica quantistica non relativistica.

 

Conoscenze e comprensione:Lo studente avra’ compreso i fatti sperimentali all’origine dello sviluppo della meccanica quantistica e il formalismo matematico nel quale questa e’ formulata.

Capacita’ di applicare conoscenze e comprensione:Lo studente sapra’ trasporre un problema di fisica classica in ambito quantistico, comprendendone le implicazioni ed il collegamento con i processi di misura.

Autonomia di giudizio:Lo studente sapra’ individuare le opportune assunzioni teoriche nei processi di modellizzazione teorica e giudicarne la validita’.

Abilita’ comunicative:Lo studente sapra’ esporre le strategie di risoluzione di problemi di meccanica quantistica non relativistica giustificandone la logica.

Capacita’ di apprendimento:Lo studente sara’ nelle condizioni di poter apprendere nozioni di fisica della materia e del nucleo.

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Test di apprendimento settimali in itinere.

Prova scritta ed orale. Si e’ ammessi all’orale (da svolgersi nell'ambito dello stesso appello) con una valutazione non inferiore ai 15/30. In caso di valutazione allo scritto superiore ai 18/30 si puo’ confermare il voto dello scritto. Al voto dello scritto viene aggiunto un bonus massimo di 6/30 in base agli esiti delle prove in itinere, al fine di incoraggiare frequenza e studio assidui. L’entita’ di tale bonus si dimezza per gli esami sostenuti nella sessione successiva alla prima e si annulla per gli esami sostenuti nell’anno accademico successivo, al fine di incoraggiare la celerita’ del percorso di laurea.

Nella sezione Materiale didattico sono presenti  testi d'esame ed in itinere passati.

Crisi delle idee classiche. Dualismo (complementarita') onda-particella. Concetti fondamentali della teoria dei quanti: principio di sovrapposizione, relazioni di indeterminazione, funzione d'onda ed interpretazione probabilstica. Evoluzione della funzione d'onda ed equazione di Schroedinger. Corrente di probabilita'. Stati stazionari e loro sovrapposizioni. Particella libera. Evoluzione libera del pacchetto gaussiano.

Problemi unidimensionali. Buca di potenziale quadrata infinita. Buche e barriere di potenziale quadrate finite e deltiformi, stati legati e del continuo. Formalismo della matrice di trasferimento. Coefficienti di trasmissione e riflessione. Risonanze. Effetto tunnel. Gradino di potenziale, tempo di ritardo.

L'apparato matematico della meccanica quantistica. La funzione d'onda come vettore di uno spazio di Hilbert. Basi ortonormali discrete e continue, rappresentazioni. Operatori lineari, aggiunto di un operatore, notazione di Dirac. Proprieta' degli operatori hermitiani. Autostati ed equazioni agli autovalori. Osservabili. Proprieta' di osservabili che commutano. Insiemi completi di osservabili che commutano. Operatori posizione e impulso. Relazioni di commutazione canonica. Operatore di traslazione. Operatore di parita'. Sistemi composti. Prodotto tensore di spazi degli stati. Entanglement.

Postulati della meccanica quantistica. Il processo di misura e collasso della funzione d'onda. Illustrazione dei postulati mediante la buca infinita bidimensionale. Effetto  dell'entanglement.

Evoluzione temporale, costanti del moto, teorema di Ehrenfest. Operatore di evoluzione temporale per sistemi conservativi. Relazione di indeterminazione energia-tempo. Schema di Heisenberg ed equazione di evoluzione degli operatori. Osservabili compatibili. Relazioni di indeterminazione tra osservabili incompatibili. Pacchetto di minima indeterminazione. Probabilita' epistemiche ed ontiche. Descrizione di miscele statistiche tramite operatore densita'. Tracce parziali e operatore densita' ridotto.

Esperimenti di Stern-Gerlach e sistemi di spin 1/2. Matrici di Pauli. Proprieta' generali dei sistemi a due livelli. Spettro e autostati dell'Hamiltoniana. Anticrossing e repulsione dei livelli. Stabilizzazione per risonanza. Aspetti dinamici, oscillazioni di Rabi.

Oscillatore armonico unidimensionale. Operatori di creazione, distruzione e numero. Caratterizzazione della base {|n>}. Proprieta' di parita' degli stati stazionari. Stati coerenti dell'oscillatore armonico. Stati coerenti come traslazione del vuoto. Problemi riconducibili all'oscillatore armonico unidimensionale: oscillatore armonico in campo uniforme, oscillatore armonico bi- e tridimensionale isotropo; degenerazione dei livelli.

Operatore momento angolare, proprieta' generali. Determinazione dello spettro. Costruzione della base standard {|k,j,m>}. Momento angolare orbitale ed armoniche sferiche. Relazioni di ortonormalita' e completezza. Proprieta' di trasformazione per parita' e per complessa coniugazione. Relazione tra armoniche sferiche e polinomi omogenei in (x,y,z). Rotatore rigido e spettri rotazionali di molecole biatomiche. Momento angolare come generatore delle rotazioni. Osservabili scalari e vettoriali.

Problemi in campo centrale. Oscillatore armonico tridimensionale isotropo. Atomo di idrogeno, spettro e autofunzioni.  Orbitali atomici. Struttura elettronica e tavola periodica.

Scattering da potenziale. Ampiezza di scattering e sezione d'urto.  Equazione di Lippman-Schwinger. Funzione di Green. Sviluppo e approssimazione di Born. Sezione d'urto di Yukawa e di Coulomb in approssimazione di Born. Scattering da potenziale centrale. Espansione di onde piane in armoniche sferiche. Fasi di scattering. Ampiezze parziali di scattering e sezione d'urto totale.

Ulteriori evidenze sperimentali dello spin dell'elettrone. Effetto Zeeman. Postulati di Pauli per lo spin. Spinori.

Composizione di momenti angolari. Coefficienti di Clebsch-Gordan.

Teoria delle perturbazioni indipendente dal tempo al primo e secondo ordine. Caso di livelli imperturbati degeneri. Applicazioni: effetto Stark lineare e quadratico, livelli vibrazionali di molecole biatomiche. Teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo. Schema di interazione. Serie di Dyson. Transizioni risonanti. Regola d'oro di Fermi. Principio variazionale di Ritz.

Particelle identiche. Degenerazione di scambio. Operatori di permutazione. Postulato di simmetrizzazione. Collegamento con lo spin. Principio di esclusione di Pauli.

 

Cohen-Tannoudji, Diu, Laloe, "Quantum Mechanics" voll. 1 e 2.

 

Altri testi di riferimento:

Forte, Rottoli, "Fisica quantistica"

Sakurai, "Meccanica quantistica moderna"

Landau, Lifsits, "Meccanica quantistica, teoria non relativistica"

Dirac, "I principi della meccanica quantistica"

 

Letture consigliate:

Pais, "Il danese tranquillo"
Bell, "Speakable and unspeakable in quantum mechanics"

FISICA TEORICA (FIS/02)
FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/02

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono necessarie competenze solide in Meccanica Classica, Elettromagnetismo, Analisi matematica, Geometria ed Algebra.

Sono propedeutici gli esami di Analisi matematica I, II e III, Fisica I, II, III e IV, Laboratorio I e II, Algebra e geometria.

Il corso ha per oggetto la meccanica quantistica non relativistica.

Acquisizione della fenomenologia e dei modelli teorici della meccanica quantistica non relativistica.

 

Conoscenze e comprensione:Lo studente avra’ compreso i fatti sperimentali all’origine dello sviluppo della meccanica quantistica e il formalismo matematico nel quale questa e’ formulata.

Capacita’ di applicare conoscenze e comprensione:Lo studente sapra’ trasporre un problema di fisica classica in ambito quantistico, comprendendone le implicazioni ed il collegamento con i processi di misura.

Autonomia di giudizio:Lo studente sapra’ individuare le opportune assunzioni teoriche nei processi di modellizzazione teorica e giudicarne la validita’.

Abilita’ comunicative:Lo studente sapra’ esporre le strategie di risoluzione di problemi di meccanica quantistica non relativistica giustificandone la logica.

Capacita’ di apprendimento:Lo studente sara’ nelle condizioni di poter apprendere nozioni di fisica della materia e del nucleo.

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Test di apprendimento settimali in itinere.

Prova scritta ed orale. Si e’ ammessi all’orale con una valutazione non inferiore ai 15/30. In caso di valutazione allo scritto superiore ai 18/30 si puo’ confermare il voto dello scritto. Al voto dello scritto viene aggiunto un bonus massimo di 6/30 in base agli esiti delle prove in itinere, al fine di incoraggiare frequenza e studio assidui. L’entita’ di tale bonus si dimezza per gli esami sostenuti nella sessione successiva alla prima e si annulla per gli esami sostenuti nell’anno accademico successivo, al fine di incoraggiare la celerita’ del percorso di laurea.

Nella sezione Mariale didattico sono presenti  testi d'esame ed in itinere passati.

Crisi delle idee classiche: il dualismo onda-particella. Concetti fondamentali della teoria dei quanti: principio di sovrapposizione, relazioni di indeterminazione, funzione d'onda ed interpretazione probabilistica. Evoluzione della funzione d'onda ed equazione di Schroedinger.
Studio di problemi unidimensionali. Particella libera. Stati stazionari nella buca di potenziale quadrata infinita. Buche e barriere di potenziale quadrate finite e deltiformi, stati legati e del continuo. Corrente di probabilita' e coefficienti di riflessione e trasmissione.  Effetto tunnel. Gradino di potenziale, evoluzione di un pacchetto d'onda.
L'apparato matematico della meccanica quantistica. La funzione d'onda come vettore di uno spazio di Hilbert. Basi ortonormali discrete e continue, rappresentazioni. Rappresentazione degli impulsi. Notazione di Dirac, ket e bra. Operatori lineari. Aggiunto di un operatore. Proprieta' degli operatori hermitiani. Proiettori. Autostati ed equazioni agli autovalori. Osservabili. Proprieta' di osservabili che commutano. Insiemi completi di osservabili che commutano. Le osservabili R e P, relazioni di commutazione canonica. Sistemi composti. Prodotto tensore di spazi degli stati. Entanglement.
Postulati della meccanica quantistica. Il problema della misura. Probabilita' epistemiche e non epistemiche. Descrizione di stati misti. Valor medio di osservabili. Osservabili compatibili. Costanti del moto. Relazioni di indeterminazione di Heisenberg. Indeterminazione energia-tempo.
Illustrazione dei postulati nei sistemi a 2 livelli. Oscillazioni di Rabi. Applicazioni fisiche: risonanza magnetica.
Oscillatore armonico unidimensionale. Operatori di creazione e distruzione. Spettro e proprieta' degli stati stazionari. Stati coerenti.
Proprieta' generali del momento angolare. Momento angolare orbitale e armoniche sferiche. Momento angolare generalizzato. Accoppiamento di momenti angolari, coefficienti di Clebsch-Gordan.
Problemi in campo centrale. L'oscillatore armonico tridimensionale isotropo. L'atomo di idrogeno.
Teoria quantistica della diffusione da potenziale. Equazione di Lippman-Schwinger. Sviluppo e approssimazione di Born. Potenziali centrali a corto raggio. Il metodo delle onde parziali.
Metodi di approssimazione. Teoria delle perturbazioni stazionaria. Teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo, serie di Dyson, regola d'oro di Fermi.

Cohen-Tannoudji, Diu, Laloe, "Quantum Mechanics" voll. 1 e 2.

 

Altri testi di riferimento:

Dirac, "I principi della meccanica quantistica"

Landau, Lifsits, "Meccanica quantistica, teoria non relativistica"

Sakurai, "Meccanica quantistica moderna"

Letture consigliate:

Pais, "Il danese tranquillo"
Bell, "Speakable and unspeakable in quantum mechanics"

FISICA TEORICA (FIS/02)
FISICA TEORICA

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/02

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono necessarie competenze solide in Meccanica Classica, Elettromagnetismo, Analisi matematica, Geometria ed Algebra.

Sono propedeutici gli esami di Analisi matematica I, II e III, Fisica I, II, III e IV, Laboratorio I e II, Algebra e geometria.

Il corso ha per oggetto la meccanica quantistica non relativistica.

Acquisizione della fenomenologia e dei modelli teorici della meccanica quantistica non relativistica.

 

Conoscenze e comprensione:Lo studente avra’ compreso i fatti sperimentali all’origine dello sviluppo della meccanica quantistica e il formalismo matematico nel quale questa e’ formulata.

Capacita’ di applicare conoscenze e comprensione:Lo studente sapra’ trasporre un problema di fisica classica in ambito quantistico, comprendendone le implicazioni ed il collegamento con i processi di misura.

Autonomia di giudizio:Lo studente sapra’ individuare le opportune assunzioni teoriche nei processi di modellizzazione teorica e giudicarne la validita’.

Abilita’ comunicative:Lo studente sapra’ esporre le strategie di risoluzione di problemi di meccanica quantistica non relativistica giustificandone la logica.

Capacita’ di apprendimento:Lo studente sara’ nelle condizioni di poter apprendere nozioni di fisica della materia e del nucleo.

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Test di apprendimento settimali in itinere.

Prova scritta ed orale. Si e’ ammessi all’orale con una valutazione non inferiore ai 15/30. In caso di valutazione allo scritto superiore ai 18/30 si puo’ confermare il voto dello scritto. Al voto dello scritto viene aggiunto un bonus massimo di 6/30 in base agli esiti delle prove in itinere, al fine di incoraggiare frequenza e studio assidui. L’entita’ di tale bonus si dimezza per gli esami sostenuti nella sessione successiva alla prima e si annulla per gli esami sostenuti nell’anno accademico successivo, al fine di incoraggiare la celerita’ del percorso di laurea.

Nella sezione Mariale didattico sono presenti  testi d'esame ed in itinere passati.

Crisi delle idee classiche: il dualismo onda-particella. Concetti fondamentali della teoria dei quanti: principio di sovrapposizione, relazioni di indeterminazione, funzione d'onda ed interpretazione probabilistica. Evoluzione della funzione d'onda ed equazione di Schroedinger.
Studio di problemi unidimensionali. Particella libera. Stati stazionari nella buca di potenziale quadrata infinita. Buche e barriere di potenziale quadrate finite e deltiformi, stati legati e del continuo. Corrente di probabilita' e coefficienti di riflessione e trasmissione.  Effetto tunnel. Gradino di potenziale, evoluzione di un pacchetto d'onda.
L'apparato matematico della meccanica quantistica. La funzione d'onda come vettore di uno spazio di Hilbert. Basi ortonormali discrete e continue, rappresentazioni. Rappresentazione degli impulsi. Notazione di Dirac, ket e bra. Operatori lineari. Aggiunto di un operatore. Proprieta' degli operatori hermitiani. Proiettori. Autostati ed equazioni agli autovalori. Osservabili. Proprieta' di osservabili che commutano. Insiemi completi di osservabili che commutano. Le osservabili R e P, relazioni di commutazione canonica. Sistemi composti. Prodotto tensore di spazi degli stati. Entanglement.
Postulati della meccanica quantistica. Il problema della misura. Probabilita' epistemiche e non epistemiche. Descrizione di stati misti. Valor medio di osservabili. Osservabili compatibili. Costanti del moto. Relazioni di indeterminazione di Heisenberg. Indeterminazione energia-tempo.
Illustrazione dei postulati nei sistemi a 2 livelli. Oscillazioni di Rabi. Applicazioni fisiche: risonanza magnetica.
Oscillatore armonico unidimensionale. Operatori di creazione e distruzione. Spettro e proprieta' degli stati stazionari. Stati coerenti.
Proprieta' generali del momento angolare. Momento angolare orbitale e armoniche sferiche. Momento angolare generalizzato. Accoppiamento di momenti angolari, coefficienti di Clebsch-Gordan.
Problemi in campo centrale. L'oscillatore armonico tridimensionale isotropo. L'atomo di idrogeno.
Teoria quantistica della diffusione da potenziale. Equazione di Lippman-Schwinger. Sviluppo e approssimazione di Born. Potenziali centrali a corto raggio. Il metodo delle onde parziali.
Metodi di approssimazione. Teoria delle perturbazioni stazionaria. Teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo, serie di Dyson, regola d'oro di Fermi.

Cohen-Tannoudji, Diu, Laloe, "Quantum Mechanics" voll. 1 e 2.

 

Altri testi di riferimento:

Dirac, "I principi della meccanica quantistica"

Landau, Lifsits, "Meccanica quantistica, teoria non relativistica"

Sakurai, "Meccanica quantistica moderna"

Letture consigliate:

Pais, "Il danese tranquillo"
Bell, "Speakable and unspeakable in quantum mechanics"

FISICA TEORICA (FIS/02)
TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 17/10/2016 al 03/02/2017)

Lingua

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce - Università degli Studi

Solide conoscenze in teoria quantistica dei campi.

Il corso si prefigge di descrivere la teoria delle interazioni forti (Cromodinamica quantistica), tanto nei suoi aspetti perturbativi che non perturbativi.

Lezioni frontali

Esame orale

Simmetrie di gauge; dalla QED alla QCD – Integrale di cammino in meccanica quantistica e in teoria dei campi – Quantizzazione della QCD – Regole di Feynman – Processi a tree level con calcolo di sezione d’urto di diffusione elastica quark-antiquark - Rinormalizzazione a un loop della Lagrangiana di QCD – Funzione β e libertà asintotica – Deep Inelastic Scattering – Modello a partoni e scaling di Bjorken – Divergenze infrarosse e loro cancellazione - Violazioni di scaling ed equazioni di Altarelli – Parisi.

Simmetria chirale e sua rottura spontanea – I pioni come bosoni di Goldstone – Decadimento del pione – QCD a bassa energia: teoria delle perturbazioni chirale – Anomalie chirali e decadimento π0 -> ϒϒ – Aspetti topologici della QCD: il problema U(1) assiale e gli istantoni di ‘t Hooft-Polyakov - Il problema di CP forte

Cenni ad altri metodi non perturbativi (OPE e regole di somma della QCD, limite di grande numero di colori, formulazione su reticolo) potranno essere eventualmente concordati con gli studenti.

 

T. Muta – Foundations of Quantum Chromodynamics

S. Weinberg – The Quantum Theory of Fields, Volume II

TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI (FIS/04)
TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2015 al 22/01/2016)

Lingua

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce - Università degli Studi

Solide conoscenze in teoria quantistica dei campi.

Il corso si prefigge di descrivere la teoria delle interazioni forti (Cromodinamica quantistica), tanto nei suoi aspetti perturbativi che non perturbativi.

Lezioni frontali

Esame orale

Simmetrie di gauge; dalla QED alla QCD – Integrale di cammino in meccanica quantistica e in teoria dei campi – Quantizzazione della QCD – Regole di Feynman – Processi a tree level con calcolo di sezione d’urto di diffusione elastica quark-antiquark - Rinormalizzazione a un loop della Lagrangiana di QCD – Funzione β e libertà asintotica – Deep Inelastic Scattering – Modello a partoni e scaling di Bjorken – Divergenze infrarosse e loro cancellazione - Violazioni di scaling ed equazioni di Altarelli – Parisi.

Simmetria chirale e sua rottura spontanea – I pioni come bosoni di Goldstone – Decadimento del pione – QCD a bassa energia: teoria delle perturbazioni chirale – Anomalie chirali e decadimento π0 -> ϒϒ – Aspetti topologici della QCD: il problema U(1) assiale e gli istantoni di ‘t Hooft-Polyakov - Il problema di CP forte

Cenni ad altri metodi non perturbativi (OPE e regole di somma della QCD, limite di grande numero di colori, formulazione su reticolo) potranno essere eventualmente concordati con gli studenti.

 

T. Muta – Foundations of Quantum Chromodynamics

S. Weinberg – The Quantum Theory of Fields, Volume II

TEORIA DELLE INTERAZIONI FORTI (FIS/04)

Tesi

Fisica Magistrale, Impact of vacuum fluctuations of quark-antiquark pairs on baryon dynamics, Francesca Caloro 2019

Fisica Triennale, Formulazione Bohmiana della meccanica quantistica, Francesco Merenda, 2018

Fisica Triennale, Verifiche del principio di equivalenza in ambito quantistico, Giulia Dimitri, 2018

Fisica Magistrale, Correlazioni tra diversi tipi di osservazioni nella ricerca di materia oscura, Francesco Foggetti, 2016

Fisica Triennale, L'integrale di cammino di Feynman: da strumento concettuale a metodo di calcolo. Francesca Caloro, 2016

Fisica Triennale, Calcolo variazionale degli stati legati del nucleo C-12 in teoria effettiva halo, Francesco Alemanno, 2016

Fisica Triennale, Effective theory of N-alpha interaction and its cosmological relevance, Sara Murciano, 2016

Fisica Magistrale, Teoria effettiva halo dell'interazione tra due particelle alpha, Paolo Recchia, 2014

Fisica Triennale, Il deutone in teoria effettiva pionless, Fabio Convenga, 2014

Fisica Triennale, Interazione nucleone-nucleone a bassa energia, Tania Rizzo, 2014

Fisica Triennale, Scattering nucleone-nucleone in teoria effettiva pionless, Danilo Longo, 2013

Fisica Triennale, Dall'entropia termodinamica all'entropia di entanglement, Francesco Foggetti, 2013

Fisica Triennale, Teoria effettiva dell'€™interazione tra due particelle alfa, Chiara Capuano, 2012

Fisica Triennale, Studio degli effetti a bassa energia di un'interazione a corto raggio mediante la rinormalizzazione dell'eq. di Schroedinger, Paolo Recchia 2011

Pubblicazioni

La maggior parte delle pubblicazioni sono reperibili su spires:

 

Temi di ricerca

Interazione nucleare e sistemi a pochi nucleoni

Teorie di campo effettive

Teoria delle perturbazioni chirale