Feldtheoretische Methoden in der Physik kondensierter Materie
Field Theory in Condensed Matter Physics

Modul PH2244

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

PH2244 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

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 45 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2244 ist Sergej Moroz.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Fermi liquid theory: Fermi liquid ground state, quasiparticles and their stability, collective modes, Landau damping, non-Fermi liquids
  • Luttinger liquids: pecularities of physics in one dimension, Luttinger model, basic of bosonization, correlation functions, relation to conformal field theories and two-dimensional classical XY model
  • Superfluids and superconductors: physical properties of superfluids and superconductors, BCS theory, phase stiffness, vortices, rotating superfluids, boson-vortex duality in two dimensions, Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition, chiral superfluids and superconductors 
  • Quantum Hall effect: basics of quantum Hall effect, flux attachment and Chern-Simons theory, topological order and anyons in fractional quantum Hall fluids, abelian Chern-Simons theory and the hierarchy of quanum Hall states, edge of quantum Hall fluids, non-abelian quantum Hall states
  • Topological insulators: edge modes without magnetic field, two-dimensional topological insulators- Kane-Mele model, three-dimensional topological insulators and Dirac cone at the edge, Dirac fermion duality

Lernergebnisse

During the course the participant will:

  • learn how to use field theory in condensed matter physics
  • be introduced to different theoretical paradigms that are central in modern condensed matter physics
  • get acquinted to physics of Fermi liquids, one-dimensonal Luttinger liquids, superfluids and superconductors, quantum Hall liquids and topological insulators. This knowledge provides a solid basis for entering the current research in quantum condensed matter physics 

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Feldtheoretische Methoden in der Physik kondensierter Materie Moroz, S. Mittwoch, 14:00–16:00

Lern- und Lehrmethoden

keine Angabe

Medienformen

keine Angabe

Literatur

  1. T. Giamachi, Quantum Physics in One Dimension
  2. E. Fradkin, Field Theories of Condensed Matter Physics
  3. X.-G. Wen, Quantum Field Theory of Many-Body Systems
  4. A. Altland & B. Simons, Condensed Matter Field Theory 
  5. P. Coleman, Introduction to Many-Body Physics

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer schriftlichen Prüfung von 60 Minuten Dauer wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch mündlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 25 Minuten.

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.