Kvanttifysiikan perusteet

Kevät 2014


Palaute

Kurssin palaute jätettiin www-lomakkeen kautta. Palauteaika on päättynyt.

Luennot ja harjoitukset

Luentoja on neljä tuntia eli kaksi kahden tunnin luentoa viikossa ja laskuharjoituksia on kaksia tuntia viikossa (neljä eri ryhmää). Luennot ovat kello 12-14, maanantaisin Exactumin salissa D123 ja tiistaisin Physicumin salissa E207. Ensimmäinen luento on 10.3. ja ensimmäiset laskuharjoitukset pidetään viikolla 12.

21.4. ja 22.4. ei ole luentoja eikä laskuharjoituksia.

Luennot: Syksy Räsänen, huone C326 (puhelin 191 51012)
Laskuharjoitukset: Anna-Stiina Suur-Uski, huone C329 (puhelin 191 50674)
Jussi Väliviita, huone A329 (puhelin 191 50525)

Sähköpostiosoitteet ovat muotoa etunimi.sukunimi@helsinki.fi. (korvaa ä:t a-kirjaimilla)

Luentomoniste

Luentomonisteet ilmestyvät tänne luentojen jälkeen (joskus jopa ennen luentoja).

Luentomoniste, osa 1

Luentomoniste, osa 2

Luentomoniste, osa 3

Luentomoniste, osa 4

Luentomoniste, osa 5

Laskuharjoitukset

Ryhmäjako on sama kuin Suhteellisuusteorian perusteiden kurssilla, niille jotka siellä olivat. Jos et käynyt tuota kurssia keväällä 2014, jos ryhmäsi lopetetaan tai jos haluat vaihtaa ryhmää, lähetä postia assistenteille. Saliin mahtumisen puitteissa voit käydä tai vierailla kulloinkin sinulle parhaiten sopivassa ryhmässä.

Laskuharjoitustilaisuudet Physicumissa 17.3. alkaen

Lisäksi torstaisin kello 11-12 assistentit päivystävät Physicumin 3. krs hiekkalaatikolla. Päivystyksiä on enää kaksi kertaa: torstaina 24.4. kello 11 ja tiistaina 6.5. kello 12. Jälkimmäinen on tarkoitettu tenttiin valmistautuessa esille tulevia kysymyksiä varten. (Tämä ei tarkoita, ettei muina aikoina saisi tulla kyselemään!)

Tarkasta pisteesi.

Laskuharjoitukset ilmestyvät tänne viimeistään laskuharjoitustilaisuutta edeltävän viikon maanantaina.

Tehtävät käsitellään laskuharjoitustilaisuudessa. Laskettuja tehtäviä ei palauteta etukäteen. Laskuharjoitustilaisuudessa kurssilaiset merkitsevät kiertävään listaan rastin niiden tehtävien kohdalle, jotka uskovat tehneensä niin hyvin, että voivat ne pyydettäessä esittää. Laskuharjoituspisteet (joiden osuus kurssin kokonaispisteistä on 25%) määräytyvät näiden rastien perusteella.

Lopputenttiin osallistumisen edellytyksenä on se, että on tehnyt vähintään 25% laskuharjoitustehtävistä.


Harjoitus 1
Harjoitus 2
Harjoitus 3
Harjoitus 4
Harjoitus 5
Harjoitus 6

Loppukoe

Loppukoe on perjantaina 9.5. kello 9.00-13.00 Physicumin salissa D101.

Loppukokeeseen osallistumisen edellytys on se, että on tehnyt vähintään 25% harjoitustehtävistä.

Kurssin pisteistä 25% tulee laskuharjoituksista ja 75% loppukokeesta.

Mikäli on loppukoepäivänä estynyt, on mahdollista sopia kokeen suorittamisesta myöhemmin sellaisen laitostentin yhteydessä, missä kurssi on tenttimisvuorossa. (Laitostenttiin ilmoittaudutaan tavalliseen tapaan WebOodin kautta.) Tällöin laskuharjoitukset otetaan huomioon aivan kuten jos olisi tehnyt loppukokeen varsinaisena koepäivänä. Asiasta pitää sopia ennen loppukokeen pitämistä. Kokeeseen saapumatta jättäminen katsotaan hylätyksi suoritukseksi.

Loppukoe on mahdollista uusia, jos saa kurssin suorituksesta tenttioikeuden (tyypillisesti tämä edellyttää vähintään 25%:a kokonaispisteistä). Uusitun suorituksen yhteydessä laskuharjoituspisteillä ei ole enää merkitystä, arvosana määräytyy kokonaan tentin perusteella.

Kurssikuvaus

Kurssilla käydään jossain määein kvantitatiivisesti läpi kvanttimekaniikan perusteita ja vähemmän kvantitatiivisesti kvanttikenttäteoriaa ja hiukkasfysiikkaa. Pääpaino on ilmöiden kvalitatiivisessa ymmärtämisessä. Kurssilla käsitellään ainakin seuraavia aiheita.


Kvanttimekaniikkaa
Aaltofunktiot ja Schrödingerin yhtälö
Hiukkanen laatikossa, Heisenbergin epämääräisyysperiaate
Spin, Paulin kieltosääntö
Kvanttimekaniikan tulkinta, Bellin epäyhtälö, dekoherenssi, suhde klassiseen fysiikkaan

Hiukkasfysiikkaa
Hiukkasfysiikan Standardimalli
Kvanttikenttäteoriat: QED, QCD, heikko vuorovaikutus, Higgsin kenttä
Vuorovaikutusten kuvaaminen Feynmanin diagrammien avulla, virtuaalisen hiukkaset
Yhtenäisteoriat: supersymmetria, supergravitaatio, säieteoria (sen mukaan miten ehditään!)

Kurssi ei seuraa mitään kirjaa vaan sen perustana ovat luentomonisteet. Maalammen ja Perkon kirja Lyhyt modernin fysiikan johdatus sisältää osan (mutta vain osan) kurssilla käsiteltävistä asioista. Kenneth Kranen kirja Modern Physics saattaa myös olla hyödyllinen.