Theoretical Physics IV (Quantumphysics and statistical physics: advanced concepts)

G. Morigi mit R. Menu, A. Konovalov, R. Kraus, T. Schmit

Vorlesung

  • Mittwoch 12:30 - 14:00 Uhr, Gebäude E2 6, Seminarraum E04
  • Donnerstag 10:15 - 11:45 Uhr, Gebäude E2 6, Seminarraum E04

Vorlesungsbeginn: Mittwoch, 20.10.2021, 12.30 Uhr, Gebäude E2 6, Seminarraum E04

ACHTUNG: Am Donnerstag, den 10.03. veranstaltet unsere Arbeitsgruppe von 15 - 17 Uhr in Raum E.04 im Gebäude E2.6 einen Tag der offenen Tür. Interessierte Studierende können einen Einblick in die verschiedenen Forschungsthemen der Arbeitsgruppe erhalten und sich über potentielle Bachelor- und Masterarbeitsprojekte informieren.

Übungen

Gruppe 1: Mo 14:00-16:00, 4.18 (Geb. E 2 6), Übungsleiter: Aleksei Konovalov
Gruppe 2: Fr 14:00-16:00, 4.18 (Geb. E 2 6),  Übungsleiterin: Rebecca Kraus

Exercise groups

Klausuren

Erste Klausur:  Di 01.03.2022, 14:00-17:00, Raum 0.10 (Gr. HS-Physik), Gebäude C6.4
Zweite Klausur:  Mi 30.03.2022, 09:00-12:00, Raum 0.10 (Gr. HS-Physik), Gebäude C6.4

Prüfungsleistungen

  • Prüfungsvorleistung: Mindestens 50% der Votierpunkte und Vorrechnen einiger Aufgaben. Zusätzlich: Die schriftliche Ausarbeitung der gekennzeichneten Aufgaben in Gruppen. Wurde die entsprechende Prüfungszulassung bereits früher erworben, entfallen diese Vorleistungen.
  • Bestehen einer der beiden Klausuren (die bessere wird gewertet).

Inhalt der Vorlesung

I. Thermodynamik

  • Erster Hauptsatz der Thermodynamik
  • Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
  • Entropie
  • Thermodynamische Potentiale
  • Nernstsches Theorem (dritter Hauptsatz)

II. Kinetische Theorie und klassische statistische Mechanik

  • Einleitung und Voraussetzungen
  • Die Verteilungsfunktion
  • Gibbssches Ensemble
  • Der Liouvillesche Satz
  • Zeitmittel, Ensemblemittel und Ergodenhypothese
  • Boltzmannsche Transportgleichung
  • Stationäre Lösung der Boltzmann-Gleichung
  • BBGKY-Hirarchie
  • Mikrokanonische Gesamtheit
  • Kanonische Gesamtheit
  • Großkanonische Gesamtheit

III. Quantenstatistik

  • Der Formalismus der Quantentheorie
  • Zeitmittel und Ensemblemittel
  • Der Dichteoperator
  • Gesamtheiten in der Quantenmechanik
  • Ideale Quantengase
  • Übergang von der Quantenstatistik zur klassischen Statistik

Literatur

  • Enrico Fermi, Thermodynamics (Dover, 1956).
  • Kerson Huang, Statistical Mechanics (John Wiley & Sons, 1988).
  • Franz Schwabl, Statistische Mechanik (Springer, 2006).
  • Walter Greiner, Ludwig Neise und Horst Stöcker, Thermodynamik und statistische Mechanik (Harri Deutsch, 1993).

Und für die geneigten Leserinnen und Leser:

  • Wolfgang Pauli, The Connection between Spin and Statistics, Phys. Rev. 58, 716 (1940).