Кафедра ЛФИ МФТИ

Проблемы теоретической физики

при ИТФ им. Л.Д.Ландау

РУС/ENG    

Теория конденсированного состояния: современные проблемы

Я.В. Фоминов, И.С. Бурмистров, Ю.Г. Махлин, М.В. Фейгельман, Н.А. Иногамов, В.А. Зюзин, В.В. Лебедев, В.М. Парфеньев, С.А. Белан, А.С. Иоселевич, А.С. Мельников, М.А. Скворцов

Курс по выбору "Теория конденсированного состояния: современные проблемы" предназначен для ознакомления студентов 3 курса, интересующихся теоретической физикой, с рядом областей физики конденсированного состояния, активно исследуемых в настоящее время, и простейших идей и методов, лежащих в основе теоретического описания соответствующих явлений. Курс представляет собой введение в предмет современных исследований по теории конденсированных сред и должен создать условия для профессиональной ориентации студентов-теоретиков.

Программа

  1. Квантование кондактанса. (Я.В.Фоминов, 01.02.2024, МФТИ)
    В металлических контактах очень малых размеров из-за квантовых эффектов понятие удельной проводимости теряет смысл. Вместо этого надо говорить о полной проводимости (обычно называемой кондактансом). Оказывается, что при некоторых условиях кондактанс контакта квантуется, принимая дискретные значения при изменении ширины контакта. Мы обсудим, каким образом можно описать это явление, рассматривая подводящие провода как электронные волноводы, а контакт - как рассеиватель, переводящий электроны из одних каналов в другие.
    Материалы лекции       Метод.пособие (см. раздел «Квантовые точечные контакты»)       Вопросы и задачи

  2. Квантовый эффект Холла и его «родственники». (И.С.Бурмистров, 08.02.2024, МФТИ)
    Целочисленный и дробный эффекты Холла. Что такое квант сопротивления и как его измерить. Как измерить рациональные дроби при помощи вольтметра. Спиновый аналог эффекта Холла. Топологические фазы вещества. Возбуждения с дробным зарядом e/3 и e/5, и как их смогли «увидеть».
    Материалы лекции       Статьи к лекции       Вопросы и задачи

  3. Фаза Берри в спиновых системах (В.А.Зюзин, 15.02.2024, МФТИ)
    Спин обладает геометрической фазой. Мы рассмотрим проявление этой фазы в различных физических системах. Один из примеров — аномальный эффект Холла в электронных системах со спин-импульсной связью, в котором фаза набирается за счёт эволюции в импульсном пространстве. Второй пример — квантовое туннелирование локализованного одиночного спина между его вырожденными по энергии разными направлениями. В этом случае фаза набирается при процессах туннелирования и в результате становится правилом отбора для туннелирования.
    Вопросы и задачи

  4. Физика взаимодействия лазерного излучения с веществом (Н.А.Иногамов, 22.02.2024, МФТИ)
    Материалы лекции-1       Материалы лекции-2       Задачa-1       Задачa-2

  5. Сверхпроводниковые квантовые биты: как построить квантовый компьютер. (Ю.Г.Махлин, 29.02.2024)
    Квантовые вычисления: чем квантовый компьютер отличается от обычного, почему и когда он быстрее. Кубиты: из чего состоит квантовый компьютер. Кубиты из сверхпроводниковых контактов, квантовые операции и алгоритмы. Квантовое измерение: как «измерить волновую функцию» квантового бита.
    Материалы лекции       Задачи

  6. (М.В.Фейгельман, 07.03.2024, онлайн)


  7. Вокруг турбулентности. (В.В.Лебедев, среда 13.03.2024, 15:00, ИФП)
    Материалы лекции       Задачи

  8. Тепловое и активное броуновское движение. (В.М.Парфеньев, 21.03.2024, МФТИ)
    Случайное блуждание микроскопических частиц, обусловленное тепловым движением молекул окружающей среды, может быть описано с помощью стохастического дифференциального уравнения Ланжевена. Мы познакомимся с этим подходом и воспроизведем известные результаты, характеризующие тепловое броуновское движение. Затем мы рассмотрим простейшее обобщение на случай активной броуновской частицы. В рамках модели частица будет двигаться с постоянной скоростью, но направление ее движения будет изменяется стохастическим образом. Мы обсудим характер движения активной частицы и определим его некоторые статистические характеристики.

  9. Статистическое моделирование конформации хроматина. (С.А.Белан, 28.03.2024, МФТИ)
    Общая длина цепей ДНК, образующих полный набор хромосом человеческого организма, составляет около 2 м. Все эти макромолекулы упакованы в микрометровом пространстве внутри ядра клетки. Прогресс методов флуоресцентной визуализации и семейства экспериментальных техник определения конформации хромосом позволил получить большое количество характеризуемых высоким пространственным разрешением данных касательно пространственной укладки макромолекул ДНК в ядрах живых клеток. В лекции будут рассмотрены теоретические модели, позволяющие объяснить экспериментально наблюдаемые особенности трехмерной организации хроматина.

  10. Неупорядоченные фракталы в природе и их физические свойства. (А.С.Иоселевич, среда 03.04.2024, 15:00, ИФП)
    Математики придумывают регулярные фракталы — самоподобные структуры, мелкие детали которых в уменьшенном масштабе воспроизводят картину крупных. Природа создает случайные фракталы = неупорядоченные системы, для которых самоподобие выполняется только в среднем. Примеры таких систем: кластеры из слипшихся частиц, различные гели, шероховатые поверхности и пористые вещества. Кроме экзотических геометрических свойств, природные фракталы обладают необычными физическими характеристиками.
    Материалы лекции       Вопросы

  11. (М.А.Скворцов, 11.04.2024, МФТИ)


  12. Спин и спинтроника. Сверхпроводниковая спинтроника. (А.С.Мельников, 18.04.2024, МФТИ)
    Что такое внутренний механический момент электрона? Как его можно использовать в современной электронике? Как управлять токовыми состояниями, воздействуя на спин электрона? В рамках лекции предполагается дать обзор базовых физических представлений, лежащих в основе современных работ по спинтронике (в том числе сверхпроводниковой). В частности, речь пойдет о физике взаимодействия магнетизма и сверхпроводимости и ее приложениях для сверхпроводниковой криоэлектроники. Будут обсуждены основные современные подходы к управлению макроскопическими квантовыми состояниями в сверхпроводниковых наносистемах, в том числе, созданию сверхпроводящих состояний с нетривиальной топологией.

Литература

    См. материалы лекций.