Teoreettisen fysiikan esittely Fysiikan laitos Oulun yliopisto 28.9.2012 Erkki Thuneberg Nämä kalvot on saatavissa osoitteessa http://www.oulu.fi/fysiikka/teoreettinen-fysiikka
Sisältö Mitä on teoreettinen fysiikka? Tutkimuskohteet Oulussa Kursseja Valmistumisen jälkeen
Matematiikka Fysiikka Teoreettinen fysiikka Tietotekniikka
maailmankaikkeus Mittakaavat 10 20 m 10 10 m linnunrata tähtiä aurinkokunta maapallo 1 m ihminen 10-10 m atomi atomiydin alkeishiukkaset
maailmankaikkeus Tutkimus Oulussa 10 20 m 10 10 m 1 m linnunrata tähtiä aurinkokunta maapallo ihminen tähtitiede avaruusfysiikka geofysiikka 10-10 m atomi aineen rakenne biofysiikka mesoskooppinen fysiikka atomi- ja molekyylifysiikka atomiydin alkeishiukkaset
Mesoskooppinen fysiikka 1 m klassinen fysiikka 1 mm 1 µm mesoskooppinen fysiikka 1 nm atomi kvanttifysiikka 1 pm atomiydin
Suprajohtavuus sähkövastus suprajohtava metalli: sähkövastus häviää kokonaan matalissa 0 0 T c T lämpötiloissa B suprajohtavaan renkaaseen on indusoitunut pysyvä virta kvantittunut magneettivuo I Φ = nφ 0 Φ 0 = h 2e
Suprajuoksevuus supraneste: nesteen viskositeetti häviää matalissa lämpötiloissa supraneste ( 3 He, 4 He) ei voi pyöriä tasaisesti
Fermi-neste -metallien johtavuuselektronit -nestemäinen 3 He matalissa lämpötiloissa -neutronitähtien sisusta -harvat kaasut matalissa lämpötiloissa Fermi-nesteteorialla voidaan ymmärtää näiden sekä normaali- että supratila
Heiluri Fermi-nesteessä tavallinen neste Fermi-neste Heilurin liike aiheuttaa nesteen virtauksen. Tämä lisää heiluvaa massaa ja siten pienentää heilahdustaajuutta. Fermi-nesteessä heilurin taajuus saattaa kasvaa, ikään kuin heiluriin olisi kiinnitetty jouset.
Nanorakenteita superhila kvanttipiste Josephsonin liitos
or x Makroskooppiset kvantti-ilmiöt harmoninen oskillaattori E k m E kin E pot or x C L mutta hiukkanen/magneettivuo onkin aalto seisovat aallot harmonisessa potentiaalissa E... h h h h h h
E... Josephsonin liitos ohut eristekerros kahden suprajohtavan elektrodin välissä E pot = E J cos 2πΦ Φ 0 ohut eristekerros S 1 S 2 Φ 0 = h 2e h h kaksitilasysteemi = qubitti Cooperin parien laatikko porttielektrodi U saareke yksi Cooperin pari (Q=2e) enemmän tai vähemmän saarekkeella vaatimukset: pieni kapasitanssi, matala lämpötila C 10 15 F, T < 1 K
Keinotekoinen molekyyli - energiarakenne samanlainen kuin kaksiatomisella molekyylillä - eri parametrit, voidaan vaikuttaa valmistuksessa ja myös kokeen aikana 0.9 U + 1.4 1.0 E k B [K] E n g 1.3 HF = 22 GHz 0.9 0.0 0.52 0.56 0.60 0 k = -2-1 -1-1 0 1 1 1 2 1.2-0.5 LF = 872 MHz U 1.1 0.8 Gunnarson et al 2008 (Helsinki + Oulu) 1.0 0.50 0.54 0.58 0.64 b / 0 0.7
Opetus Teoreettinen fysiikka pääaineena Teoreettinen fysiikka sivuaineena Tavoitteet - laaja-alainen fysiikan ymmärtäminen - yksityiskohtaiset tiedot joltain erityisalalta
Matematiikka: - Fysiikan matematiikkaa Kurssit - syvällisempi oppiminen matematiikan laitoksen kursseilla Tietokoneet, ohjelmointi, laskenta: - Ohjelmoinnin perusteet - Numeerinen mallintaminen,... Yleistä fysiikkaa, erityisesti - Mekaniikka - Aaltoliike ja optiikka - Sähkömagnetismi - Atomifysiikka 1 - Kiinteän aineen fysiikka - Termofysiikka Fysiikan teoriakursseja: - Johdatus suhteellisuusteoriaan 1 ja 2 - Analyyttinen mekaniikka - Kvanttimekaniikka I ja II - syventävät opinnot
Maisterien sijoittuminen? freelance kuvittaja ikuinen opiskelija ikuinen opiskelija jatko-opiskelija Helsingissä jatko-opiskelija Jyväskylässä jatko-opiskelija matematiikassa jatko-opiskelija Sveitsissä jatko-opiskelija teoreettisessa fysiikassa jatko-opiskelija teoreettisessa fysiikassa jatko-opiskelija teoreettisessa fysiikassa jatko-opiskelija/tutkija CUPP projektissa (Pyhäsalmen maanalaisen fysiikan tutkimuskeskus) Kehitys- ja opetustehtävissä optiikan alan yrityksessä (Specim) maanviljelijä? ohjelmistoalalla ohjelmistoalalla ohjelmistoalalla ohjelmistoalalla (pelisuunnittelufirma) opettaja (Oulun lyseo) tutkija, VTT optiikka tutkija, VTT viestintätekniikka tutkija, VTT viestintätekniikka tutkija/jatko-opiskelija, teknillinen tiedekunta tutkija/jatko-opiskelija, teknillinen tiedekunta väitellyt Espanjassa, tutkijatohtori London Centre for Nanotechnology väitellyt fysiikassa, center of scientific computing väitellyt Saksassa, tutkijatohtori Aachenin yliopistossa (Department of Wireless Networks) väitellyt teoreettisessa fysiikassa väitellyt teoreettisessa fysiikassa, Espanjassa väitellyt teoreettisessa fysiikassa, tutkijatohtori ilmatieteen laitoksella Helsingissä väitellyt teoreettisessa fysiikassa, tutkijatohtori Italiassa väitellyt teoreettisessa fysiikassa, tutkijatohtori Ruotissa väitellyt teoreettisessa fysiikassa, tutkijatohtori Saksassa Otos: valmistuneet 2001-2008 (osa tiedoista vanhoja)
Lopuksi toivotan kaikille nautinnollisia opiskeluelämyksiä