STATISTICAL MECHANICS

Il corso viene offerto al primo semestre del primo anno accademico, e risulta obbligatorio per tutti gli studenti del primo anno. Presuppone di una conoscenza scientifica di base quale quella ottenibile da una Laurea Triennale scientifica o equivalenti. Partendo da un richiamo dei principi fondamentali della termodinamica, viene poi discusso il formalism della Meccanica Statistica, sia classico che quantistico, con l’ inclusione delle statistiche classiche e quantistiche. Verrano poi discussi degli esempi di applicazione di tale formalismo, sia in classe sia come esercitazioni da svolgere a casa, che ben illustrano la potenza di questo formalismo. Infine, verranno anche discussi I fenomeni di non equilibrio e di trasporto.

Alla fine del corso, ci si aspetta che gli studenti abbiano familiarita’ con i seguenti argomenti
1. Identificazione delle scale caratteristiche
2. Connessione tra scala miscroscopica e scala macroscopica
3. Sviluppo di un calcolo teorico
4. Vantaggi e svantaggi dei vari metodi
5. Lettura e comprensione di testi/articoli avanzati sull’ argomento

E’ richiesta la conoscenza dei Metodi Matematici al livello di quello offerto dal Corso di Metodi Matematici per la Fisica o equivalente. E’ raccomandata anche la conoscenza della fisica classica (Meccanica Classica, Termodinamica, Elettromagnetismo), al livello di una triennale di ambito scientifico, e la conoscenza dei principi di Meccanica Quantistica al livello di corso introduttivo di Meccanica Quantistica o equivalenti

Thermodynamic potentials
Gibbs Ensemble
Gibbs Ensemble in Quantum Mechanics
Real Gases and Liquid Theory
Fermi Ideal Gas
Bose Ideal Gas
Phase Transitions and Critical Phenomena
Atomistic origin of Magnetism, Ising and Heisenberg models
Ising Model, exact solutions and mean field theories
Boltzmann equation and H-Theorem

Roberto Piazza, Statistical Physics, Springer (2017)
Mehran Kardar, Statistical Physics of Particles Cambridge University press (2007).
Mehran Kardar, Statistical Physics of Fields Cambridge University press (2007).
P.M. Chaikin and T.C. Lubensky, Principles of Condensed Matter Physics, Cambridge university Press (1995)
Kerson Huang, Statistical Mechanics John Wiley&Sons (1987)
F. Reif: Fundamental of Statistical and Thermal Physics (MC Graw Hill 1987)
C. Kittel e H. Kroemer: Termodinamica Statistica (Boringhieri 1985)
L. Reichl: A Modern Course in Statistical Physics (University of Texas 1980)
H. B. Callen: Thermodynamics and an Introduction to Thermostatics (Wiley & Son 1985)

Il voto finale sara’ una media della parte orale (che vale il 50% del voto finale) e della media del voto riportato negli homework che vengono assegnati durante il corso (e che valgono l’ altro 50% del voto finale). Tutti gli homework devono essere consegnati entro la scandenza prevista, pena il non poter fare l’ esame orale. Qualsiasi ritardo nella loro consegna verra’ penalizzato in termini di punteggio. Il tempo a disposizione per ogni homework e’ di circa tre settimane.

Il corso e’ stato pensato in modo da sfruttare appieno i moderni strumenti didattici in un contesto di approccio pedagocico tradizionale con tutti i calcoli fatti alla lavagna elettronica. Alcune applicazioni piu’ complesse verranno anche illustrate in un contesto di soluzioni numeriche.
Le registrazioni di tutte le lezioni e tutto il materiale didattico verra’ reso disponibile nella piattaforma Moodle dedicate.

Inglese

Verra' dedicata particolare cura all' allineamento di questo corso con il corso di Fisica dei Sistemi Complessi che può' essere considerato come la naturale prosecuzione di questo corso contenente le più' interessanti e moderne applicazioni del formalismo della Meccanica Statistica.

scritto e orale