FY541: Atomfysik

Kurset kan ikke følges af studerende, der har bestået hele FY536.

Studerende der følger kurset, forventes at have kendskab til klassisk mekanik, elektromagnetisme og introduktion til kvantemekanik.

Dette kursus giver både en introduktion til de fundamentale begreber i atom-, molekylær- og optisk (AMO) fysik og et indblik i nuværende ’hotte’ emner indenfor feltet. Ved kursets afslutninger vil de studerende have en generel viden om moderne atomfysik, ligesom de vil kende til state-of-the-art indenfor eksperimentel kvantefysik.
Kurset giver dermed et stærkt grundlag for studerende, der vil fortsætte med at studere kvanteteori på et højere niveau og/eller ønsker at fokusere på eksperimentalfysik i forbindelse med kandidatstudierne.

Kurset bygger på færdigheder, man opnår i kurserne Elektromagnetisme (FY534), Introduktion til kvantemekanik I og II (FY521 og FY522) og giver de studerende en akademisk basis for at studere emner indenfor moderne kvantevidenskab såsom atom- og molekylærfysik, kvanteoptik, kvanteinformatik og photonics.

Det eksplicitte fokus for kurset er at:

• Give kompetencer til at forstå og beskrive atomer og fotoner og deres vekselvirkning ved kvantemekanikkens fundamentale love.
• Give viden om og forståelse af state-of-the-art eksperimenter indenfor områder som nonlineær kvanteoptik, kvanteinformatik og -beregning samt nanooptik.
• Give værktøjer til selvstændigt at tilgå og løse problemer i moderne kvanteteori med henblik på fremtidig teoretiske udfordringer indenfor kvanteoptik og kvante-mange-legeme-fysik.

Læringsmålet med kurset er, at den studerende

• Kan anvende formalismen fra kvantemekanik til at beskrive atomare og fotoniske systemer og deres interaktioner.
• Forstår de fundamentale principper indenfor atomfysik og kan bruge disse principper til at forklare det periodiske system og opbygningen af stof.
• Forstår betydningen af superposition, entanglement og non-lokalitet både for grundlæggende kvantemekanik og for applikationer i informations- og kommunikationsvidenskab.
• Kan anvende principperne i kvantemekanik til kvantitativt at beskrive udfaldet af forskellige state-of-the-art eksperimenter.

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Atomstruktur – atomfysik udover hydrogenatomet
• Multielektron-atomer og -molekyler
• Atomer i elektromagnetiske felter
• Interaktion mellem atomer og lys
• Ultrakolde atomer og ioner
• Kvante-beregninger og -information

• Christopher Foot: Atomic Physics
• D. Budker, D. Kimball, D. DeMille: Atomic Physics: An Exploration Through Problems and Solutions

Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase (forelæsning, holdtimer) - Antal timer: 28 (14 uger med en forelæsning om ugen)
• træningsfase: Antal timer: 14, heraf eksaminatorie 14 timer (En dobbelttime med eksaminatorie hver anden uge)

Introfasen består af forelæsninger hvor de centrale emner i kurset bliver gennemgået, dels i form af generel teori og i form af eksempler. Selvom det meste af undervisningen er baseret på forelæsninger, er der fokus på at involvere de studerende gennem spørgsmål og diskussion. I eksaminatorietimerne forventes det at de studerende udvikler deres evner ved at løse problemer og gennem diskussion med underviseren og hinanden. De studerende vil løse opgaver ved tavlen ud fra hvad de har forberedt på forhånd og med hjælp fra klassen og instruktoren.

Aktiviteter i studiefasen: Problemløsning