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Instituto de Física
 
Disciplinas Interdepartamentais do Instituto de Física
 
Disciplina: 4305295 - Teoria Quântica de Muitos Corpos em Matéria Condensada
Many-Body Quantum Theory in Condensed Matter

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2021 Desativação:

Objetivos
Essa disciplina tem por objetivo introduzir o(a) estudante a conceitos e técnicas de teoria quântica de sistemas de muitos corpos com ênfase em sistemas de matéria condensada. O curso se propõe ainda a introduzir temas de pesquisa corrente em matéria condensada (sistemas de elétrons fortemente correlacionados, nanoestruturas, supercondutividade, isolantes topológicos, etc.). Desta forma, o curso visa tanto iniciar estudantes nesses temas como também ampliar os horizontes de alunos que tenham visto esses conceitos no âmbito de Teoria Quântica de Campos e/ou física de altas energias.


 
The goal of this course is to introduce the student to the concepts and techniques of many-body quantum theory, putting an emphasis on condensed matter systems. We will discuss current research topics in condensed matter such as strongly correlated electron systems, nanostructures, superconductivity, topological insulators, etc. The course is intended to initiate students in these topics and to enlarge the horizons of those students with a background in Quantum Field Theory and high-energy physics.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
7084504 - Luis Gregorio Godoy de Vasconcellos Dias da Silva
 
Programa Resumido
1- Formalismo de 2ª quantização; Representação de Interação; Teorema de Gell-Mann e Low; Funções de Green a T=0; Representação de Lehmann; teorema de Wick, diagramas de Feynman e equação de Dyson; Teoria de Perturbação a T=0.

2- Teorias de Campo Médio (Hartree-Fock, etc.). O gás de elétrons. Formalismo de RPA. Teoria dos Liquidos de Fermi de Landau.

3- Equações de Movimento para funções de Green. Teoria de Resposta Linear (fórmula de Kubo) Fórmula de Landauer. Transporte em sistemas interagentes: efeito Kondo.

4- Formalismo à temperatura finita: funções de Green a tempos imaginários, frequências de Matsubara.

5- Fônons e interação elétron-fônon. Supercondutividade: teoria BCS.

6- Isolantes e supercondutores topológicos. Fases de Berry, Modelo de Haldane e Kane-Mele, Modelo de Kitaev em 1D, estados ligados de Majorana em matéria condensada.

 
1- Second quantization formalism; Interaction picture; Gell-Mann and Low theorem; Green’s functions at T=0; Lehmann representation; Wick’s theorem, Feynman’s diagrams and Dyson equation; Perturbation theory at T=0. 2- Mean-field theories (Hartree-Fock, etc.). Electron gas. RPA formalism. Landau Fermi liquid theory. 3- Equations of motion for Green’s functions. Linear response theory (Kubo formula) Landauer formula. Transport in mesoscopic interacting systems: Kondo effect. 4- Finite-temperature formalism: imaginary-time Green’s functions, Matsubara frequencies. 5- Phonons; electron-phonon interaction; superconductivity and BCS theory. 6- Topological insulators and superconductors. Berry phase, Haldane and Kane-Mele models, Kitaev 1D model, Majorana bound states.
 
 
Programa
1- Formalismo de 2ª quantização; Representação de Interação; Teorema de Gell-Mann e Low; Funções de Green a T=0; Representação de Lehmann; teorema de Wick, diagramas de Feynman e equação de Dyson; Teoria de Perturbação a T=0.

2- Teorias de Campo Médio (Hartree-Fock, etc.). O gás de elétrons. Formalismo de RPA. Teoria dos Liquidos de Fermi de Landau.

3- Equações de Movimento para funções de Green. Teoria de Resposta Linear (fórmula de Kubo) Fórmula de Landauer. Transporte em sistemas interagentes: efeito Kondo.

4- Formalismo à temperatura finita: funções de Green a tempos imaginários, frequências de Matsubara.

5- Fônons e interação elétron-fônon. Supercondutividade: teoria BCS.

6- Isolantes e supercondutores topológicos. Fases de Berry, Modelo de Haldane e Kane-Mele, Modelo de Kitaev em 1D, estados ligados de Majorana em matéria condensada.

 
1- Second quantization formalism; Interaction picture; Gell-Mann and Low theorem; Green’s functions at T=0; Lehmann representation; Wick’s theorem, Feynman’s diagrams and Dyson equation; Perturbation theory at T=0. 2- Mean-field theories (Hartree-Fock, etc.). Electron gas. RPA formalism. Landau Fermi liquid theory. 3- Equations of motion for Green’s functions. Linear response theory (Kubo formula) Landauer formula. Transport in mesoscopic interacting systems: Kondo effect. 4- Finite-temperature formalism: imaginary-time Green’s functions, Matsubara frequencies. 5- Phonons; electron-phonon interaction; superconductivity and BCS theory. 6- Topological insulators and superconductors. Berry phase, Haldane and Kane-Mele models, Kitaev 1D model, Majorana bound states.
 
 
Avaliação
     
Método
Aulas expositivas.
Critério
Listas de exercícios; trabalho individual.
Norma de Recuperação
não há
 
Bibliografia
     
Texto Principal: 
Henrik Bruus e Karsten Flensberg, "Many-Body Quantum Theory in Condensed Matter Physics”, Oxford University Press (2004); Lecure notes.

Outros Textos: 
A. L. Fetter e J. D. Walecka, "Quantum Theory of Many-Particle Systems'', Dover (2003) [ou McGraw-Hill (1971)]; G. D. Mahan, “Many-particle physics”, New York Plenum (1990).
 

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