Sistemi disordinati: risposta dinamica, funzioni di correlazione, fluttuazione-dissipazione. Potenziali di interazione, struttura statica dei liquidi, funzione di distribuzione a coppie. Scattering di neutroni per studio del fattore di struttura statico e dinamico dei liquidi. Costanti elastiche dei solidi. Fononi. Struttura a bande. Proprietà di trasporto. Semiconduttori. Dielettrici. Magnetismo: transizioni di fase, eccitazioni elementari in ferromagneti e antiferromagneti. Superconduttività.
N.W. Ashcroft and N.D. Mermin “Solid State Physics”, W. B. Saunders Company (USA, 1976)
P. M. Chaikin and T. C. Lubensky “Principles of Condensed Matter Physics”, Cambridge University Press (Cambridge, 1995).
U. Balucani and M. Zoppi “Dynamics of the Liquid State”
Clarendon Press (Oxford, 1994).
Obiettivi Formativi
Conoscenza delle fondamentali proprietà dei liquidi e dei solidi. Dinamica collettiva e self nei sistemi disordinati e loro determinazione sperimentale tramite scattering di neutroni. Struttura a bande. Dinamica degli elettroni e loro proprietà di trasporto. Schermaggio. Fondamenti interazione elettrone-fonone. Semiconduttori. Meccanica statistica dei difetti. Eccitazioni elementari nei solidi
Prerequisiti
Aver seguito: Fisica della Materia
Consigliato: Metodi Matematici
Metodi Didattici
Lezioni frontali (6 CFU, circa 50 ore) con calcoli svolti prevalentemente alla lavagna. Uso limitato di trasparenze per la descrizione di dati e tecniche sperimentali.
Altre Informazioni
Orario di ricevimento studenti:
martedi’ 11.00-13.00
http://fluidi.fisica.unifi.it/
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale con eventuale presentazione di una breve relazione (opzionale) su uno degli argomenti trattati nella parte relativa ai liquidi e allo scattering di neutroni
Programma del corso
Statica e dinamica microscopica della materia condensata: funzioni di correlazione e di risposta. Esempi di risposta dinamica: DHO, modelli diffusivi. Funzione di autocorrelzione della densità, fattore di struttura dinamico self e distinct. Teorema di Fluttuazione-Dissipazione e conseguenze. Fondamenti e aspetti sperimentali dello scattering di neutroni e legame della sezione d’urto doppio differenziale con la funzione di correlazione delle densità. Il confronto con altre sonde per lo studio delle proprietà di bulk. Applicazioni attuali dello scattering anelastico di neutroni allo studio della materia condensata. Modelli per il fattore di struttura dinamico in regime cinetico e diffusivo. Modello viscoelastico e cenni al formalismo delle funzioni di memoria. Estrazione delle curve di dispersione delle eccitazioni collettive in liquidi e dei tempi di rilassamento della funzione di memoria da dati di scattering anelastico di neutroni. Struttura statica di liquidi: funzione di distribuzione a coppie, fattore di struttura e loro significato fisico. Potenziali di interazione a coppie. Studi strutturali recenti in liquidi tramite diffrazione di neutroni. Teoria delle Bande elettroniche: potenziale periodico debole; elettroni fortemente legati; funzioni di Wannier; metodi APW, KKR, OPW; pseudopotenziali. Interazione elettrone-elettrone, schermaggio: teorie di Thomas-Fermi e di Lindhard. Modelli semiclassici di dinamica degli elettroni e di trasporto . Interazione elettrone-fonone, anomalie Kohn ed instabililità di Peierls. Semiconduttori omogenei: statistica dei portatori per semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Difetti nei cristalli.