Theoretical Physics V (Advanced Concepts of Quantum Physics)

Giovanna Morigi mit Francesco Rosati, Aleksei Konovalov, Rebecca Kraus

News

• On thursday 6th June and on friday 7th June there will be tutorials from prof. Morigi. Questions for the tutorial should be sent to Aleksei Konovalov and Rebecca Kraus till tuesday 5th June.

• On monday 4th June and on tuesday 5th June there will be lectures.

• On monday 28th May and on tuesday 29th May there will be exercises instead of lectures. The two groups will meet in E04 and then split.
• On friday 25th May there is no lecture nor exercise
• On thursday 24th May from 2:15 till 3:45 there is lecture instead of exercises

Vorlesung

• Montag 10:00 - 12:00 Uhr, Gebäude E2 6, Raum E.04
• Dienstag 08:00 - 10:00 Uhr, Gebäude E2 6, Raum E.04

Klausuren

• 1. Klausur: 02 August, 9:00-13:00 Uhr, Gebäude E 2.6, E.04
• 2. Klausur: 25 September, 9:00-13:00 Uhr, Gebäude E 2.6, E.04

Übungen

• Exercises 19-20/04/2018: Blatt1.pdf;
• Exercises 26-27/04/2018: Blatt2mod.pdf;
• Exercises 03-04/05/2018: Blatt3mod.pdf;
• Exercises 11/05/2018: Blatt04mod.pdf ;
• Exercises 17-18/05/2018: Blatt5.pdf ;
• Exercises 28-29/05/2018: Blatt6.pdf;
• Exercises 01/06/2018 Blatt7mod.pdf ;
• Exercises 14-15/06/2018 Blatt8.pdf;
• Exercises 21-22/06/2018 Blatt9.pdf;
• Exercises 28-29/06/2018 Blatt10.pdf;
• Exercises 05-06/07/2018 Blatt11.pdf ;
• Exercises 12-13/07/2018 Blatt12m.pdf;
• Exercises 19-20/07/2018 Blatt13.pdf;

Übungsgruppen

• Donnerstag, 14:00 - 16:00 Uhr, Gebäude E2 6, Raum E.11, Aleksei Konovalov
• Freitag, 12:00 - 14:00 Uhr, Gebäude E2 6, Raum E.11, Rebecca Kraus

Inhalt der Vorlesung

Kap. 1: Kurze Zusammenfassung wichtiger Konzepte und Methoden der Quantenmechanik (TP3)

1.0 Kurze Zusammenfassung wichtiger Konzepte der Quantenmechanik
1.1 Der Ortsoperator
1.2 Der Impulsoperator
1.3 Zeitentwicklung: Die Schrödinger-Gleichung
1.4 Die Schrödinger-Gleichung in Ortsdarstellung (Wasserstoff Atom)
1.5 Der harmonische Oszillator
1.6 Störungstheorie: Dyson-Reihe; Übergangsamplitude in 1. und 2. Ordnung.

Literatur zu Kap. 1

1. C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloë, “Quantenmechanik: Teil 1” & “Quantenmechanik: Teil 2” (2.Ausgabe, Walter de Gruyter, 1999)
2. J. J. Sakurai “Modern Quantum Mechanics” (rev. Ed., Prentice Hall, 1993)
3. J. Schwinger, “Quantum Mechanics” (Springer, 2001)
4. für Kapitel 1.6: C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg “Atom-Photon Interactions” (Wiley 1998), Kap. 1.

Kap. 2: Klassische Felder

2.1 Diskrete und kontinuierliche mechanische Systeme
2.2 Klassische skalare Felder
2.3 Klassische Maxwell-Felder

Literatur zu Kap. 2

1. J. J. Sakurai “Advanced Quantum Mechanics” (Pearson Education, 2006)

Kap. 3: Das elektromagnetische Feld im Vakuum

3.1 Das klassische elektromagnetische Feld
3.2 Das elektromagnetische Feld im Vakuum als Summe harmonischer Oszillatoren
3.3 Das quantisierte elektromagnetische Feld: Hamilton-Operator
3.4 Das quantisierte elektromagnetische Feld: Die Felder
3.5 Photonen
3.6 Wellen vs Teilchen – Das klassische elektromagnetische Feld als Limes des quantenmechanischen elektromagnetischen Feldes

Literatur zu Kapitel 3

1. W. Heitler, “The Quantum Theory of Radiation” (3rd ed.,Courier Dover Publications)
2. J. J. Sakurai “Advanced Quantum Mechanics” (Pearson Education, 2006)

Kap. 4: Ladungen und Felder: Beschreibung der Wechselwirkung

4.1 Klassische Lagrangefunktion für Ladungen und Felder
4.2 Hamilton’sche Funktion: Minimal Coupling
4.3 Elektrodynamik in der Coulomb-Eichung
4.4 Hamilton-Funktion eines relativistischen Teilchens

Literatur zu Kapitel 4

1. W. Heitler, “The Quantum Theory of Radiation” (3rd ed.,Courier Dover Publications)
2. J. J. Sakurai “Advanced Quantum Mechanics” (Pearson Education, 2006)

Kap. 5: Die Dirac-Gleichung

5.1 Präambel
5.2 Die Klein-Gordon-Gleichung
5.3 Die Dirac-Gleichung
5.4 Dirac-Spinoren
5.5 Dirac-Beschreibung eines freien Teilchens
5.6 Kovarianz der Dirac-Gleichung
5.7 Bahn eines freien Elektrons: Zitterbewegung
5.8 Klein’s Paradoxon
5.9 Dirac’sche Löchertheorie

Literatur zu Kapitel 5

1. J. J. Sakurai “Advanced Quantum Mechanics” (Pearson Education, 2006)
2. V.B. Berestetskii, E.M. Lifshitz, L.P. Pitaevskii, Course of Theoretical Physics Vol. 4 - Quantum Electrodynamics. (2nd ed.). (Butterworth-Heinemann, 1982)
   Deutsche Ausgabe Lehrbuch der theoretischen Physik, Bd.4, Quantenelektrodynamik (ber. Aufl.) (Harri Deutsch, 1991) [= Landau-Lifschitz Band 4]

Kap. 6: Freie Quantenfelder

6.1 Bosonen
6.2 Ferionen: Dirac-Felder

Literatur zu Kapitel 6

1. J. J. Sakurai “Advanced Quantum Mechanics” (Pearson Education, 2006)
2. V.B. Berestetskii, E.M. Lifshitz, L.P. Pitaevskii, Course of Theoretical Physics Vol. 4 - Quantum Electrodynamics. (2nd ed.). (Butterworth-Heinemann, 1982)
   Deutsche Ausgabe Lehrbuch der theoretischen Physik, Bd.4, Quantenelektrodynamik (ber. Aufl.) (Harri Deutsch, 1991) [= Landau-Lifschitz Band 4]

Kap. 7 Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie

7.1 Einleitung: Nicht-relativistischer Limes. Störungstheorie
7.2 Atom-Photon-Wechselwirkung (nicht-relativistisch) – Einige Prozesse
7.2.1 Wechselwirkung eines Atoms mit einer Mode des elektromagnetischen Feldes
7.2.2 Spontane Emission: Fermis Goldene Regel
7.2.3 Die Lamb-Verschiebung (nicht-relativistisch)
7.3 Streuprozesse
7.3.1 Rayleigh-Streuung (nicht-relativistisch)
7.3.2 Thomson-Streuung

Literatur zu Kapitel 7

1. J. J. Sakurai “Advanced Quantum Mechanics” (Pearson Education, 2006)
2. C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg “Atom-Photon Interactions” (Wiley 1998)

Kap. 8 Master-Gleichungen

Literatur zu Kapitel 8

1. 1. Kapitel in “Five Lectures on Dissipative Master Equations” Berthold-Georg Englert and Giovanna Morigi
   in “Coherent Evolution in Noisy Environments” Lecture Notes in Physics, Volume 611 (Springer Berlin Heidelberg, 2002),
   edited by Andreas Buchleitner and Klaus Hornberger

   Download auf der Springer Website oder als arXiv:quant-ph/0206116.

2. W. P. Schleich: Quantum Optics in Phase Space (Wiley-VCH, Berlin 2001)