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Presentación del grupo 8065 - 2009-2.

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA CUANTICA

PROGRAMA OFICIAL

1.- El punto de vista atomista de la materia.2.- El punto de vista discreto de la electricidad.3.- El punto de vista discreto de la radiación.4.- Propiedades ondulatorias de las partículas.5.- Átomos y Moléculas.6.- Estado sólido.7.- El Núcleo.8.- Interacciones fundamentales.

PROGRAMAFebrero de 2009

Ma. de los Angeles Ortiz Flores y Lorena Parra
En este curso se presenta una introducción a la Física Cuántica con una visión actualizada, quetome en cuenta el desarrollo histórico, pero que permita abordar problemas de interés a fin de adquirir una imagen de la física de nuestros días. Al mismo tiempo es indispensable aprender a trabajar con las herramientas y los métodos de esta nueva física. A continuación presentamos, escuetamente, los temas que se quieren abordar en el curso. Los hemos organizado por semana, sin embargo seremos flexibles y se podrá modificar el tiempo programado para algunos temas, tomando en cuenta el interés de los alumnos. Semana 1. 4 y 6 de Febrero.Historia. Breve resumen: de los Griegos a las Supersimetrías y Supercuerdas.El punto de vista atomista de la materia. Primeras evidencias (Dalton).Pesos moleculares, pesos atómicos, el número de Avogadro. Tabla periódica.Semana 2. 9 a 13 de Febrero.Antecedentes de la física cuántica. El punto de vista discreto de la radiación.a)La naturaleza ondulatoria de la luz.b)Emisión y absorción de radiación.c)Radiación de cuerpo negro. d)Planck y la Radiación de cuerpo negro.Semana 3. 16 a 20 de Febrero.Continuación deAntecedentes de la física cuántica. e)El efecto fotoeléctrico.f)Calores específicos.Introducción a la Teoría de la Relatividad Especial.Semana 4. 23 a 27 de FebreroTeoría de la Relatividad Especial. El efecto Compton. Producción de pares.Semana 5. 2 a 6 de MarzoPrimeras evidencias físicas de la existencia de los átomosExperimentos importantes: a)Movimiento brownianob)Espectros atómicosc)El método de Thomson para medir e/mModelos atómicos:a) Modelo atómico de Thomson.b) Experimento de Rutherford
Semana 6. 9 a 13 de Marzo
Modelo de Bohr. La física atómica de 1913a 1924Lunes 16 de Marzo.Primer conjunto de exposiciones. Examen en salón y tarea examen. Semana 7.18 y 20 de MarzoDe Broglie. Propiedades ondulatorias de las partículas.Principio de incertidumbre de Heisenberg y aplicaciones elementales.Semana 8.23 a 27 de MarzoLa ecuación de Schrodinger. Barreras y pozos de potencialEfecto túnel. Microscopio electrónico.Otros potenciales.Semana 9.30 de Marzo y 1 a 3 de AbrilEl oscilador armónico.El átomo de hidrógeno.El espín del electrón. El Principio de exclusión de Pauli.Semana 10.6 a 10 de AbrilSemana SantaSemana 11. 13 a 17 de Abril Átomos con muchos electrones. Configuraciones electrónicas y la tabla periódica.Física molecular: Enlaces moleculares.La molécula de hidrógeno. Niveles de energía electrónicos, rotacionales y vibracionales.Semana 12. 20 a 24 de AbrilFísica del Estado Sólido. Estadísticas cuánticas.Metales. Electrones libres en un metalSólidos cristalinos y sólidos amorfos. Semana 13. 27 y 29 de AbrilEcuación de Schrodinger: teoría de bandas.Opcional: Semiconductores y dispositivos semiconductores. 4 de Mayo. Segundo conjunto de exposiciones. Examen en salón y tarea examen.Semana 14. 6 y 8 de MayoEl núcleo atómico. Propiedades estáticas y dinámicas. Modelos Nucleares: modelo de la gota de líquido.Semana 15. 11 y 13 de Mayo Modelo de capas. Los números mágicos.Solución de la ecuación de Schrodinger para el núcleo con potencial cuadrado y oscilador armónico.Opcional: Radiactividad. Decaimiento alfa (efecto túnel) y beta. Radioactividades exóticas.Reacciones nucleares. Fisión y fusión. Aplicaciones de la energía nuclear.Reactores de fisión y reactores de fusión.Semana 16.18 a 22 de MayoPartículas elementales. Interacciones fundamentales.El Modelo estándar y la nueva tabla periódica.Más allá del Modelo Estándar. Supersimetrías y Supercuerdas.Semana 17. 25 a 29 de MayoTercer conjunto de exposiciones.Examen en salón y tarea examen. TEMAS OPCIONALES.Dependiendo del interés de los alumnos, algunos temas se podrán presentar en clase o por medio de una conferencia impartida por un especialista. Como ejemplos podemos mencionar: Mecánica cuántica relativista, la ecuación de Dirac; Efectos colectivos: superfluidez y superconductividad; Semiconductores y sus aplicaciones; Relatividad general y Cosmología.METODOLOGIAEl curso se impartirá de acuerdo con el horario y el temario establecido. Debido a la amplitud del programa propuesto es indispensable el trabajo cotidiano de profesores y alumnos. La bibliografía de cada uno de los temas se dará con anticipación a fin de que los alumnos cuenten con la información previa a la clase y puedan participar activamente. Se asignarán tareas periódicamente y se discutirán los resultados en clase.La evaluación final tomará en cuenta las siguientes actividades con el peso indicado, pero es necesario obtener un promedio de mas de 6 en los exámenes de salón para acreditar el curso.Tareas 20%Tareas examen 25%3 Reportes de lecturas 15%1 Exposición 10% Exámenes en el salón 30%

Bibliografía

TEXTOS.A. Beiser, Concepts of Modern Physics, Mcgraw-Hill Co EUA 2003F.J. Blatt, Modern Physics, Mcgraw-Hill Co EUA 1992R. Eisberg y R. Resnik, Física Cuántica, Ed. Limusa, México 1978 R. Resnik, Conceptos de relatividad y teoría cuántica, Ed. Limusa, México 1981L. S. Lerner, Modern Physics, Jones and Bartlett Publishers EUA 1996R. T. Sandin, Essentials of modern physics, Addison Wesley EUA 1994R. A. Serway, Physics,Capítulos 40 a 47 Saunders College Publishing EUA 1996

M. R. Wehr andJ. A. Richards, Physics of the atom, Addison Wesley EUA 1960

S. Gasiorowicz, The structure of matter: a survey of modern physics, Addison Wesley EUA 1979

LECTURAS COMPLEMENTARIAS.J. D. Bernal, La Ciencia en Nuestro Tiempo, UNAM-Editorial Nueva ImagenI. Asimov, Historia de la CienciaI. Asimov, El electrón es zurdo. Alianza Editorial 1983I. Asimov, Breve historia de la química,I. Asimov, La búsqueda de los elementos, Plaza y Janes Eds. Barcelona 1992H. García, El químico de las profecías, Pangea Eds. México 1993B. Russel, ABC de la Relatividad,Planeta/Ariel 1981M. Jammer, The Conceptual Development of Quantum Mechanics, Mcgraw-Hill Co EUAGeorge Gamow, Thirty Years that Shook Physics – The Story of Quantum Theory, Dover Publications Inc. 1966A. Pais, Niels Bohr’s Times, Clarendon Press. Oxford 1993R. Jungk, Más brillante que mil soles, Ed. Argos, Barcelona 1976S. Hawking, Historia del tiempo, Drakontos, Crítica, Barcelona 1999L. Lederman, The God particle, BANTAM Press 1993M. Gell Mann, The quark and the jaguar,W. H. Freeman an Co. EUA 1994V. F. Weisskopf Los Primeros tres minutos Alianza Editorial 2000V. F. Weisskopf The first three minutes,V. F. Weisskopf, Physics in the twentieth century, MIT Press 1972E. Segre, De los rayos X a los quarks,1980. Editores: R. A. Carrigan, and W. P. Trower, Particle Physics in the Cosmos, Readings from Scientific American Magazine, W. H. Freeman an Co EUA 1989. Editores: R. A. Carrigan, and W. P. Trower, Particles and forces at the heart of the matter, Readings from Scientific American Magazine, W.H. Freeman and Co EUA 1990Glashow, El encanto de la física,

A. H. Guth, El Universo inflacionario, DEBATE pensamiento, España 1999

G. Kane, The particle garden, Addison Wesley EUA 1995

G. Fraser, Antimatter. The Ultimate Mirror. Cambridge University Press 2000P. Davis, The Last Three Minutes, Phoenix 1995R. P. Feynman, QED. The Strange Theory of Light and Matter, Princeton University Press 1985D. Aczel, God’s Equation. Einstein, Relativity and the Expanding Universe, Delta 2000.Allen y M. A. Herrera, Universo sin Límites, Equipo Sirius, S. A./CONACYT 1990T. Hey y P. Walters, The new quantum universe, Cambridge University Press, 2003Brian Greene, El universo elegante, Drakontos-Planeta 2001Brian Greene, The Fabric of the Cosmos, Vintage Books Random House Inc. 2005Lee Smolin, Three Roads to Quantum Gravity, Perseus Books Shop 2001Robert B. Laughlin, A Different Universe, Perseus Books Shop 2005De la serie La Ciencia desde México del Fondo de Cultura EconómicaEl hombre y los materiales. Guillermo Aguilar SahagúnUna ojeada a la materia. Guillermo Aguilar Sahagún et al.El electrón centenario (165). Eugenio Ley Koo.Del mundo cuántico al Universo en expansión (129). Shahen Hacyan.La gran ilusión I. El monopolo magnético. Jorge Flores ValdésLa gran ilusión II. Los cuarqs. Jorge Flores ValdésLa gran ilusión III. Las ondas gravitacionales. Jorge Flores ValdésEl discreto encanto de las partículas elementales. Arturo Menchaca.De la brújula al espín. El magnetismo.Julia Tagüeña y Esteban Marquina.Los superconductores.Luis Fernando Magaña.Albert Einstein: Navegante solitario (31).Luis de la Peña.Arquitectura de sólidos y líquidos. Eliezer Braun.La radiactividad. Silvia Bulbulian.Las radiaciones: reto y realidades. Jorge Rickards CampbellLas radiaciones II. Jorge Rickards CampbellPara atrapar un fotón (107). Virgilio BeltránCaos, fractales y cosas raras (150).Eliezer Braun.Un Universo en expansión (1). Luis Felipe RodríguezEl descubrimiento del Universo. Shahen HacyanLos hoyos negros y la curvatura del espacio-tiempo. Shahen HacyanLíquidos Exóticos (104). L. García-Colín y R. Rodríguez

 


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