AU kursuskatalog arkiv

Kvantegasser ( forår 2008 - 5 ECTS )

Rammer for udbud

• Uddannelsessprog: (se under Undervisnings- og arbejdsform)
• Niveau: Overbygningskursus
• Semester/kvarter: 4. kvarter
• Timer per uge: 7
• Deltagerbegrænsning:
• Undervisningssted: Århus
• Hovedområde: Det Naturvidenskabelige Fakultet
• Udbud ID: 7532

Formål

I dette kursus vil vi gennemgå den basale teori for ultra-kolde kvantegasser i rimelig detalje, men vi vil også beskrive nogle af de mere avancerede fænomener og eksperimenter. Kurset vil gøre de studerende i stand til at læse originalartikler inden for emnet.

Obligatorisk program

For at blive indstillet til eksamen, skal alle 5 afleveringsopgaver være afleveret og godkendt.

Indhold

Ultra-kolde gasser af atomer og molekyler har vist sig at have utrolig mange spændende egenskaber. Kvantefænomener som Bose-Einstein kondensation og Fermi-degeneration kan således studeres i meget ren form, såvel eksperimentelt som teoretisk.
Kurset vil behandle følgende emner:

• Basal spredningsfysik for kolde atomer
• Middelfeltsteori: Gross-Pitaevskii ligningen for et Bose-Einstein kondensat
        o        Grundtilstandsløsninger
        o        Tidsafhængige løsninger
        o        Kvantemekaniske hvirveltilstande
• Kvantekorrektioner til middelfeltsteori: Bogoliubov approksimationen
• Superfluiditet
• Interferens og korrelationer
• Kontrol af vekselvirkningen med Feshbach resonanser
• Bose-Einstein kondensater i periodiske potentialer - optiske gitre
• Fermi gasser

For alle emnerne gælder, at en tilfredsstillende beskrivelse kan opnås uden brug af hverken avanceret matematik eller tunge computerberegninger. Det betyder, at vi i kurset vil kunne udlede de fleste resultater "fra bunden".

Bemærk også, at der på instituttet er en gruppe (Quantum Gas Lab), der arbejder med ultra-kolde gasser, og vi vil naturligvis inddrage deres eksperiment, hvor det er relevant.

Læringsmål

Når kurset er færdigt forventes den studerende at kunne:

·         Beskrive de i kurset opstillede modeller til en kvalitativ eller kvantitativ forklaring af fænomener indenfor kvantegassers fysik

·         Forklare modellernes gyldighedsområde

·         Anvende disse modeller til at løse teoretiske opgaver om kvantegasser

·         Argumentere for brugen af specifikke resultater og metoder i opgaveløsning

·         Relatere forskellige kvantegas fænomener til hinanden

·         Forudsige det kvalitative udfald af kvantegas tankeeksperimenter

Faglige forudsætninger

Atom- og molekylfysik, kvantemekanik.

Underviser

Nicolai Nygaard, nygaard@phys.au.dk
Uffe V. Poulsen, uvp@phys.au.dk

Undervisnings- og arbejdsform

Forelæsninger og øvelser, 7 timer ugentligt

Litteratur

Pethick og Smith, "Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases" samt noter

Kursushjemmeside

http://www.aula.au.dk/index.php?category=NATFYS

Eksamensterminer

Eksamen: 4. kvarter

Reeksamen: Efter aftale med faglærer

Udbyder

Institut for Fysik og Astronomi

Tilmelding til undervisning

Tilmelding på Institut for Fysik og Astronomi

Bedømmelse

• Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
5 xxxxx

Der afholdes en mundtlig prøve. Prøven er individuel. Eksaminationstiden er 20 minutter. Der gives ingen forberedelsestid. Den studerende trækker en af de 5 afleveringsopgaver. De første 10 minutter af eksaminationen redegør den studerende for opgavens emne, metoder og resultater. Den studerende er ikke bundet af sin egen opgavebesvarelse. De sidste 10 minutter former eksaminationen sig som en faglig samtale mellem eksaminand og eksaminator. Her kan emner fra det øvrige pensum samt eksaminandens opgavebesvarelser inddrages. Medvirken af intern censor.

Der gives én karakter efter 7-trinsskalaen ud fra en helhedsvurdering af præstationen ved den mundtlige prøve