Física (plan 2002) 2021-2

Optativas, Introducción a la Física Atómica y Molecular

Lunes, miércoles, viernes: 9:00 am a 11:00 am.

Contacto: jacksonpc@fisica.unam.mx

Esta Optativa es ASINCRÓNICA

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Primera clase:

Objetivos

Familiarizar al estudiante con las aplicaciones de los métodos aproximados de la mecánica cuántica en la física atómica y molecular, ofreciendo herramientas para abordar problemas modernos.

Metodología:

Dada la contingencia actual, la estrategia en este curso pretende seguir metodologías complementarias a la estándar del profesor en una clase magistral. Entre estas:

(i) Las clases serán trasmitidas (y grabadas) en vivo 3 veces por semana. Cada clase estará disponible en Google Classroom para que los estudiantes tengan libertad de consulta.

(ii) Se proveerá de lecturas y artículos de enseñanza, para que el estudiante formule sus propias preguntas y que por sus habilidades llegue a sus propias respuestas.

Evaluación:

La evaluación será llevada usando dos estrategias:

(i) Tareas (70%): Este instrumento tiene como objetivo proveer habilidades para resolver de manera práctica problemas relacionadas tanto con física atómica como con materia condensada.

(ii) Proyecto final (30%): Es un escrito tipo artículo que tiene como objetivo mostrar el desempeño del estudiante y consolidar los conceptos aprendidos en clase.

Al comienzo de clases los estudiantes serán informados de los criterios adoptados para completar con éxito el curso.

Contenido:

1. Revisión de mecánica cuántica

1.1. Oscilador armónico

1.2. Átomo de Hidrógeno

2. Teoría de momento angular

2.1. Formalismo

2.2. Suma de momento angular

3. Teoría de perturbaciones para el átomo de Hidrógeno

3.1. Teoría de perturbaciones independiente del tiempo

3.2. Acoplamiento espín-órbita

3.3. Estructura Fina

3.4. Estructura Hiperfina

3.5. Efecto Stark

3.6. Efecto Zeeman

4. Átomo de Helio

4.1. Método variacional

4.2. Simetrización

4.3. Espectro del para-Helio y el orto-Helio

5. Interacción radiación materia

5.1. Imágenes

5.2. Teoría de perturbaciones dependiente del tiempo

5.3. Cuantización del campo electromagnético

5.4. El átomo en un campo electromagnético – decaimiento espontáneo

6. Matriz densidad

6.1. Representaciones de la matriz densidad

6.2. Ecuación de Bloch

6.3. Átomos de dos niveles

6.4. Átomo de dos niveles en un campo electromagnético

6.5. Modelo de Jaynes-Cummings

7. Espectroscopía

7.1. Líneas espectrales

7.2. Ensanchamiento de las líneas espectrales

7.3. Espectroscopia libre de Doppler

8. Aplicaciones en la física atómica

8.1. Fuerza de la luz sobre los átomos

8.2. Melaza óptica

8.3. Confinamiento magnético y óptico (trampas atómicas)

9. Átomos ultrafríos

9.1. Introducción a la estadística cuántica

9.2. Efectos colectivos (condensación de Bose-Einstein y gases degenerados de Fermi)

9.3. Resonancias de Feshbach.

9.4. Superfluidez

Se recomienda como requisito (no indispensable): Introducción a la física cuántica, mecánica cuántica, matemáticas avanzadas de la física.

Bibliografía básica:

- Foot, C. J., "Atomic Physics", Oxford University Press (2005).

- Metcalf, J. H. and Van der Straten, P., "Laser cooling and trapping", Springer-Verlag (1999).

- Bransden, B. H. and Joachain, C. J., "Physics of atoms and molecules", 2nd Edition, Prentice Hall (2003).

Bibliografía complementaria:

- Letokhov, V.S., "Laser control of atoms and molecules", Oxford University Press (2007).

- Pethick, C.J. and Smith H., "Bose-Einstein condensation in dilute gases", 2nd Edition, Cambridge University Press (2008).