561年物理

凝聚态物理二世

2015/2016学年

2015年秋季学期

教练:爱德华多Fradkin教授

办公室地址: 物理系
伊利诺伊大学香槟分校
2119房间ESB中,mc - 704,
1110 W绿色圣,乌尔班纳,61801 - 3080
电话:217-333-4409
传真:217-244-7704
电子邮件: efradkin@illinois.edu
爱德华多Fradkin的主页

时间:上午11:00-12:20 Tuesday-Thursday
的地方:Rm。158。鲁姆斯
CRN:30721年
信贷:1单位。
办公时间:星期一下午4:00-5:00,Rm 2119 ESB (新时间!)

助教陈:肖先生
地址:Rm 3101 ESB
办公时间:周四4点-下午5点,Rm 3101 ESB
电子邮件: xchen13@illinois.edu

公告

欢迎来到561年物理,凝聚态物理二世!本课程是560续集物理,凝聚态物理i在你研究凝聚态系统在政权中相关性和波动并不扮演重要角色。因此,大部分的理论的电子在金属研究这门课程假定电子都是免费的。这样的单电子理论是成功的可能机制,但在其他许多失败。例如单电子理论不能解释筛查在金属或超导的起源(无论Tc是高或低!)。同样,也会失败,没有相互作用理论在低维空间或在系统外部字段限制粒子的运动学。在本课程中我们会感兴趣的理解强耦合和脉动系统和治疗这些问题所需的理论工具。我会认为你完全熟悉第二量子化的语言和方法,详细讨论了在我们的第二个研究生课程在量子力学中,物理581。我还将假定您熟悉的材料我课程的凝聚态物理,物理560。你应该意识到这两个课程是本课程的先决条件。 I will not assume that the students are familiar with methods of quantum field theory at the level of Physics 582. However, students who are already with this material will profit more of this course.

下面你会发现详细的课程计划(或教学大纲)561年物理学奖。它分为项目,你会发现我的课堂笔记的链接。我会把他们变得可用。你还会发现链接作业集和他们的解决方案。总共有五个作业集(或多或少)。作业是非常重要的。在这里,你会找到许多应用程序不同的问题在各种凝聚态物理领域。你将无法掌握这个主题,除非你做习题(讨论)。不会有一个期中考试。将会有一个期末考试的形式的学期论文和一个口头报告。

课程计划

第二量子化的简要回顾,(pdf文件)。

相同的粒子。费米子和玻色子和波函数。创建和anihilation运营商。自由费米气体和自由玻色气体。基本的量子场论方法相互作用费米和玻色系统。用户友好的路径积分。
您可能会发现它有用在我读我写的关于这个主题量子场理论课堂讲稿。

格林函数,测量和相关功能

传播算子理论系统进行交互。费曼图。(pdf文件)。
可见,他们的测量。线性响应理论。(pdf文件)。谱函数和他们的物理内容。与频谱分析属性及其联系。有限温度和有限频率的行为。

弱相互作用电子气体和朗道费米液体理论

弱相互作用电子气体。(pdf文件)。朗道的绝热和连续性原则朗道费米液体理论(pdf文件)。内部和量子数。有效的互动和有效质量。有效哈密顿和朗道参数。弱相互作用的随机相位近似和筛选电子气体。朗道理论作为重整化群的一个稳定的不动点。

在一维Luttinger液体和Non-Fermi液体状态(pdf文件)

Non-Fermi液体:Luttinger液体准一维系统:在一维量子导线,碳纳米管和量子霍尔边缘。
阿贝耳bosonization。在一维Non-perturbative相互作用费米理论系统。Luttinger液体。应用程序近藤问题和其他杂质量子系统。
Luttinger物理学及其connecions与量子霍尔效应和量子杂质问题。隧道non-Fermi液体。
扩展到更高的维度和朗道的稳定性理论。

障碍,扩散和本地化,扫描记录

在弱相互作用费米系统障碍的作用。玻恩近似。多重散射。弹性平均自由程。量子扩散和玻尔兹曼电导率。梯形图。Ioffe-Regel标准。
安德森局域化强无序,没有相互作用系统。谨言尾巴。本地化的长度。金属绝缘体转变。Thouless长度。(几乎)没有扩散两个维度和扩展理论薄弱的本地化。σ非线性模型和副本。

量子杂质在金属、安德森和近藤的问题

一个磁性杂质在费米液体理论。近藤效应。简化为一维问题。微扰理论和穷人的比例。

超导的BCS理论

电子和声子。BCS不稳定。库珀对。BCS波函数。超导体和超流体。Landau-Ginzburg理论。电磁响应和迈斯纳效应。约瑟夫逊效应和宏观量子相干性。各向异性超导:魁梧和高温超导体。不适用的BCS理论高Tc超导体和“正常”状态。

相关费米系统:哈伯德模型

哈特里福克理论。斯通内尔铁磁性。自旋和电荷密度波。
哈伯德模型占据。莫特绝缘体。的强耦合极限哈伯德模型和量子海森堡模型。奈尔的状态。自旋波近似和反铁磁性。
磁铁在有限温度下的相变。平均场理论。波动。Landau-Ginzburg理论。临界现象。缩放和重整化群。

一维量子反铁磁性物质。

自旋1/2量子antiferromagntic链。关键行为。Bosonization。自旋的作用。量子无序状态和霍尔丹缺口。
σ模型反铁磁性物质在一和二维空间的照片。量子临界行为。重正化群的简短回顾。孤子及其量子数。量子相变。

量子霍尔效应

希尔伯特空间上的朗道水平最低。整数量子霍尔效应。量子化霍尔电导。陈省身数字和绝热拓扑不变量。障碍和相关性。
分数量子霍尔效应。劳克林波函数(s)。内部和quasiholes。分数电荷和部分统计数据。有效的水动力理论的量子霍尔效应。拓扑结构的作用。通量附件。复合玻色子和费米子。FQH配对状态。
非均匀和可压缩量子霍尔状态。

掺杂莫特绝缘体

量子和经典相分离:相关性和波动。
条纹阶段和电子液晶状态。Non-Fermi液体的行为。
与高温超导机制。

自旋液体和其他奇异的野兽。

量子强烈相关系统的无序状态。沮丧的量子反铁磁性物质。沮丧的量子反铁磁性物质的阶段。自旋液体和液晶阶段。
规范理论方法系统强烈相关。当这些国家物理吗?
量子二聚体模型。监禁和deconfinement励磁。Spin-Charge分离:何时、何地和为什么。

作业

作业1号 pdf文件
发布2015年8月31日(星期一),由于2015年9月14日(星期一)

解决作业设置第一

作业2号pdf文件
发布2015年9月22日,星期二(编辑在10月8日),由于2015年10月12日(星期一)

解决作业设置第二

作业3号pdf文件
发布2015年10月24日,星期六,由于2015年11月8日,星期天

解决作业设置3号

作业4号pdf文件
发布2015年11月15日,星期天,由于2015年12月2日(星期一)

解决作业第四集

学期论文

建议学期论文列表:请点击在这里看到建议的学期论文列表。

学期论文将到期2015年12月16日,星期三早上九点的,这不是官方的天期末考试561年物理学奖(12/11/2015),3110房间的ESB。

的期末考试将包括在你的论文为整个类的口头报告。你们每个人将有20分钟的时间展示你的工作。演讲将在周三12月16日上午9点开始,在Rm 3110 ESB。请检查期末考试程序看什么时候你将给你的演讲。请注意,所有的学生将参加会谈。

你会认为你是为合理教育观众演讲的人把这个类。谈判必须相当独立,必须明确的假设和结果。你在写论文也将当天的演讲。在学期结束的时候,我将把所有的学期论文在一起印刷体积将分布在班上学生注册。会谈将计算机演示。你可以使用乳胶准备幻灯片,幻灯片或主题。我将有我的MacBook的手,所有的演讲将储存在我的电脑,这样我们就可以节省时间。我需要你的演讲在当天中午12点之前发给我的邮件所以我可以在我的电脑设置它。我将在房间里安装了一个投影仪。

乳胶的纸必须格式化,这是标准程序生产的科学论文。其他低质量的格式,比如单词,不会被接受。

论文必须至少十(10)页,双间隔的页,不包括标题页,10 pt。字体。标题页必须包括标题、你的名字和抽象。摘要必须包括一段介绍性的材料你给的背景信息和主要动力。还应该有一个主要部分的讨论的主要内容,包括模型的细节,你使用的近似和所需的技术理解的结果。在这里你将主要结果和你讨论任何计算你所要做的。你可以把这些计算的细节在附录如果这些计算太相关,破坏的自然逻辑流。你应该与你的结论部分和另一个与你的引用。

可以使用“文章”documentclass乳胶2 e(标准),或者您可以使用APS包(RevTeX 4),也运行在乳胶2 e;在这种情况下请声明文档作为“预印本”。
人物:如果你希望在你的论文中使用数据欢迎你但他们必须这样做每股收益(封装postscript)格式。他们也必须包含在文本。
乳胶资源:。有很多资源使用特克斯和乳胶。最好的书是特克斯书由Donald Knuth (Addison卫斯理)和乳胶指南赫尔穆特•Kopka和帕特里克·w·戴利(Addison卫斯理)。本文档中可以找到一个好的总结LaTeX2e。
你还可以找到的例子在特克斯文件的网站美国物理学会的期刊。否则你可能想用下面的例子乳胶的一篇论文:乳胶文件,pdf文件

参考书目

爱德华多Fradkin。“凝聚态系统的场理论,第二版》,剑桥大学出版社,2013。

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