Stark korrelierte Quantensysteme in Atomphysik und kondensierter Materie
Strongly Correlated Quantum Systems in Atomic and Condensed Matter Physics

Modul PH2224

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH2224 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2224 ist Michael Knap.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

This course will focus on recent progress in realizing strongly-correlated many-body systems with ultracold atoms. Both theoretical ideas and recent experimental results will be reviewed. Throughout the class the relations between many-body systems of ultracold atoms and condensed matter will be emphasized. We will also discuss unique features of ultracold atomic systems, such as control of band structures and interaction, availability of new probes, and the possibility to study nonequilibrium quantum dynamics and disordered quantum systems.

A tentative outline of lectures:
1) Introduction to many-body physics with cold atoms
2) Bose-Einstein condensation of weakly interacting atoms
3) Noninteracting atoms in optical lattices: Engineering band structures and topological states
4) Interacting lattice bosons: phase diagram and nonequilibrium dynamics
5) Low energy collisions and Feshbach resonances
6) Ultracold Fermi gases: BEC-BCS crossover
7) Realizing quantum impurity systems with cold atoms: orthogonality catastrophe and beyond
8) Quantum magnetism with ultracold atoms
9) Interferometric probes of many-body systems
10) Disordered and interacting many-body systems: Many-body localization

Lernergebnisse

keine Angabe

Voraussetzungen

keine Angabe

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Strongly Correlated Quantum Systems in Atomic and Condensed Matter Physics Knap, M.
Mitwirkende: Weidinger, S.
Montag, 10:00–12:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

The practical classes support the lectures with tutorials and problem sets. The tutorials cover basic theoretical concepts of many-body physics such as an (i) introduction to second quantization, (ii) Green's functions and linear response theory, and (iii) Fermi's Golden rule, etc. The problem sets will help to understand and deepen the physical concepts presented in the lecture.

Medienformen

keine Angabe

Literatur

keine Angabe

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Das Erreichen der Lernergebnisse wird zu gleichen Teilen an Hand 1. der schriftlich einzureichenden Lösungen zu den Übungsaufgaben sowie 2. einer abschließenden Projektarbeit mit Präsentation der Ergebnisse bewertet.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.