Postgrado en Física
Facultad de Ciencias
Universidad Central de Venezuela

MECÁNICA CUÁNTICA I



Rafael Martín Landrove
Laboratorio de Física Estadística y Fenómenos Colectivos,
Centro de Resonancia Magnética
y
Departamento de Física, Escuela de Física
Universidad Central de Venezuela
Dirección electrónica: rmartin@fisica.ciens.ucv.ve





Mariela Araujo Fresky
Departamento de Yacimientos, INTEVEP S. A.
Petróleos de Venezuela S. A.
y
Laboratorio de Física Estadística y Fenómenos Colectivos,
Departamento de Física, Escuela de Física
Universidad Central de Venezuela
Dirección electrónica: maraujo@intevep.pdv.com





Ernesto Medina Dagger
Laboratorio de Física Estadística de los Medios Desordenados
Centro de Física
Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
y
Laboratorio de Física Estadística y Fenómenos Colectivos,
Departamento de Física, Escuela de Física
Universidad Central de Venezuela
Dirección electrónica: ernesto@pion.ivic.ve




Duración: 16 semanas a razón de 4 horas semanales.

Frecuencia y creación: La frecuencia del curso es anual como materia obligatoria del postgrado. Creado y dictado por primera vez en Marzo de 1984 por el Dr. Rafael Martín.

Prelaciones: En principio no tiene.

Tipo de Curso: Teórico

Número de Créditos: Cuatro (4) créditos.

Objetivos del Curso: Los objetivos fundamentales del curso pueden resumirse como:

  • Introducir al estudiante a los conceptos básicos de segunda cuantización y a las transformaciones canónicas empleadas en mecánica cuántica.

  • Introducir al estudiante a la formulación de la mecánica cuántica con integrales funcionales.

  • Revisar la teoría de perturbaciones independiente del tiempo e introducir la teoría asociada a interacciones ce comportamiento anómalo de interés en la práctica.

  • Introducir y discutir la teoría de perturbaciones dependiente del tiempo y diagramas de Feynman dentro del contexto de una teoría no relativista. Discutir ejemplos de aplicación en espectroscopía y relación entre las teorís dependiente e independiente del tiempo.

  • Introducir y discutir teoría de dispersión estacionaria no relativista. Discutir ejemplos de aplicación en materia condensada y física nuclear.

  • Introducir y discutir la teoría de la interacción de la radiación con la materia. Discutir ejemplos de aplicación en materia condensada, particularmente relacionados con espectroscopía y también física nuclear.

Al finalizar el curso el estudiante será capaz de:

  • Entender la teoría básica.

  • Hacer cálculos de dificultad elemental, intermedia y compleja con los que pueda apoyarse para reunir suficientes elementos de juicio en la toma de decisiones asociadas a situaciones prácticas.

  • Manejar la literatura relevante del área.

Método de Evaluación: Dos exámenes de 25 % de peso cada uno y tareas semanales con un peso total de 50 %. El primer examen se tomará a mitad de semestre y el segundo será un final, donde se revisará toda la materia. Ambos exámenes constarán de una parte escrita y otra oral.

Contenido Programático

1. Segunda Cuantización

          Transformaciones can�nicas en mec�nica cl�sica. Par�ntesis de Poisson y transformaciones can�nicas. El Atomo de hidr�geno cl�sico y la teor�a cu�ntica. Oscilador arm�nico en una dimensi�n. Sistemas de osciladores arm�nicos acoplados. Sistemas de part�culas indistinguibles. Operadores de uno y m�s cuerpos. Gas degenerado de electrones. Transformaci�n de Bogolyubov. Teor�a de Hartree-Fock. La integral de camino de Feynman. Representaci�n de Bargmann. Propiedades de las integrales funcionales.

2. Teoría de Perturbaciones

          Teor�a de perturbaciones independiente del tiempo. Uso de estados compuerta ("doorway states") en la teor�a de perturbaciones independiente del tiempo. Operador de Green Reducido y su representaci�n. Casos degenerados. Teor�a de perturbaciones dependiente del tiempo. Descripci�n de Schroedinger y Heisenberg. Descripci�n de interacci�n como descripci�n intermedia. Operador de Evoluci�n. Resonancia Magn�tica. Interacci�n de un esp�n en un campo magn�tico oscilante. Conexi�n con la teor�a independiente del tiempo. Hip�tesis adiab�tica. Corrimientos de Energ�a.

3. Teoría Estacionaria de Dispersión

          Teor�a general. Operador S y Operador T. Tipos de colisiones: El�stica, Inel�stica y reacciones. Concepto de canal. Dispersi�n el�stica por un potencial sin tomar en cuenta el esp�n. Serie de Born. Condiciones para la validez de la aproximaci�n de Born. Tratamiento de ondas parciales para el caso de dispersi�n el�stica. Extracci�n de los corrimientos de fase en el caso de dispersi�n el�stica. C�lculo aproximado de los corrimientos de fase a partir del potencial. Teorema �ptico. Longitud de dispersi�n. Resonancias a baja energ�a. Dispersi�n el�stica en un campo Coulombiano. Factor de forma. Problema de una distribuci�n de carga que dispersa cargas puntuales. Dispersi�n inel�stica. Tratamiento de ondas parciales para elcaso de dispersi�n inel�stica. Potenciales separables. Dispersi�n de part�culas con esp�n. Indistinguibilidad. Dispersi�n bos�n-bos�n. Dispersi�n Fermi�n-Fermi�n. An�lisis de ondas parciales en el caso de dispersi�n el�stica de part�culas con esp�n. Secciones eficaces y polarizaci�n de part�culas con esp�n.

4. Teoría de la Interacción de la Radiación con la Materia

          Ecuaci�n de movimiento para campos. Interacci�n de un �tomo con el campo de radiaci�n en el que est� inmerso. Teor�a de perturbaciones aplicada al problema de interacci�n de un �tomo con el campo de radiaci�n. Diagramas de Feynman. Radiaci�n multipolar. Reglas de selecci�n asociadas a los momentos dipolares. F�rmula de Kramers-Heisenberg. Dispersi�n de Compton no relativista. Dispersi�n de Rayleigh. Dispersi�n de Thompson. Dispersi�n Raman. Forma de l�nea. Teor�a de Wigner-Weisskopf. Emisor a muchos estados. Corrimiento de Lamb. Ancho de l�nea. Dispersi�n resonante � fluorescencia resonante. Efecto Doppler.

Bibliografía

          Aparte de una lista de artículos que el profesor suministrará durante el curso, se debe considerar adicionalmente la consulta de la lista de libros y artículos que se cita a continuación:

  1. Avery, J., Creation and Annihilation Operators, McGraw-Hill, New York, New York, USA, 1976.

  2. Baym, G., Lectures on Quantum Mechanics, Addisson-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1969.

  3. Berezin, F. A., The Method of Second Quantization, Academic Press, London, UK, 1966.

  4. Bilenky, S. M., Introduction to Feynman Diagrams, Pergamon Press, Oxford, UK, 1974.

  5. Blaizot, J. P. and G. Ripka, Quantum Theory of Finite Systems, MIT Press, Cambridge, Massachusetts, USA, 1986.

  6. Blum, K., Density Matrix Theory and Applications, Plenum Press, New York, New York, USA, 1981.

  7. Born, M. and W. Heisenberg, Die Elektronenbahnen engeregten Helium, Z. Phys. 18(1923)229-243.

  8. Breene, R. G., Theories of Spectral Line Shape, John Wiley and Sons, New York, New York, USA. 1981.

  9. Cohen-Tannoudji, C., B. Diu and F. Laloë, Quantum Mechanics, Volumes I and II, Wiley & Sons, New York, New York, USA, 1977.

  10. Currie, D. and E. Saletan, Canonical Transformations and Quadratic Hamiltonians, Nuovo Cimento, 1971.

  11. Davydov, A. S., Quantum Mechanics, Pergamon Press, Oxford, UK, 1876.

  12. Dittrich, W. and M. Reuter, Classical and Quantum Dynamics, from Classical Paths to Path Integrals, Second Edition, Springer-Verlag, New York, New York, USA, 1994.

  13. Fetter, A. L. and J. D. Walecka, Quantum Theory of Many-Particle Systems, McGraw-Hill, New York, New York, 1971.

  14. Feynman, R., Statistical Mechanics, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1972.

  15. Flügge, S., Practical Quantum Mechanics, Volumes. I and II, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1971.

  16. Fock, V. A., Fundamentals of Quantum Mechanics, MIR Publishers, Moscow, URSS, 1978.

  17. Galindo, A. and P. Pascual, Quantum Mechanics, Volumes I and II, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1990

  18. Goldstein, H., Classical Mechanics, Second Edition, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1980.

  19. Gottfried, K., Quantum Mechanics, Volume I: Fundamentals, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1966.

  20. Greiner, W., Quantum Mechanics, An Introduction, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1989.

  21. Greiner, W., Quantum Mechanics, Special Chapters, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1998.

  22. Greiner, W. and J. Reinhardt, Quantum Electrodynamics, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1992.

  23. Greiner, W. and J. Reinhardt, Field Quantization, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1996.

  24. Hamilton, R., Phil. Trans. Roy. Soc., Part I (1835) 95.

  25. Heitler. W., The Quantum Theory of Radiation, Oxford University Press, Oxford, UK, 1970.

  26. Joachain, C. J., Quantum Collision Theory, North-Holland, Amsterdam, The Netherlands,1975.

  27. Jacobi, C. G., Vorlesungen �ber Dynamik, Serie de conferencias dictadas por Jacobi entre 1842 y 1843, editadas por Clebsch y publicadas en 1866 (Reimer, Berl�n, 1866).

  28. Kleinert, H., Path Integrals in Quantum Mechanics, Statistics and Polymer Physics, World Scientific, Singapore, 1990.

  29. Landau, L. D. and E. M. Lifshitz, Quantum Mechanics (Non-relativistic Theory), Pergamon Press, Oxford, UK, 1977.

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  31. Lindgren, Y. and J. Morrison, Atomic Many-Body Theory, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1982.

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  33. Louisell, W. H., Quantum Statistical Properties of Radiation, John Wiley and Sons, New York, New York, USA. 1973.

  34. March, N. H., W. H. Young and S. Sampathar, The Many-Body Problem in Quantum Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, Uk, 1967.

  35. Mattuck, R. D., A Guide to Feynman Diagrams in the Many-Body Problem, McGraw-Hill, New York, New York, USA, 1976.

  36. Messiah, A., Quantum Mechanics, John Wiley & Sons, New York, New York, USA. 1958.

  37. Negele, J. W. and H. Orland, Quantum Many-Particle Systems, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1988.

  38. Roman, P., Advanced Quantum Theory, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1965.

  39. Sakurai, J. J., Advanced Quantum Mechanics, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1967.

  40. Sakurai, J. J., Modern Quantum Mechanics, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1985.

  41. Saletan, E. J. and A. H. Cromer, Theoretical Mechanics, John Wiley & Sons, New York, New York, USA, 1971.

  42. Scadron, M. D., Advanced Quantum Theory, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1979.

  43. Schiff, L. I., Quantum Mechanics, McGraw-Hill, New York, New York, USA, 1968.

  44. Schulman, L. S., Techniques and Applications of Path Integration, John Wiley & Sons, New York, New York, USA, 1971.

  45. Schwarzschild, K., Sitzungber. der Kgl. Akad. d. Wiss., (1916)548.

  46. Thouless, D. J., The Quantum Mechanics of Many-Body Systems, Academic Press, London, UK, 1972.

  47. Whitehead, R. R., A. Watt, B. J. Cole amd I. Morrison, Advances in Nuclear Physics, 9:123-176(BARANGER, M.; VOGT, E.; editors), 1977.



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