ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι (92001)
Ηλεκτροστατική Κατανομές ηλεκτρικών φορτίων, Περιγραφή κατανομών ηλεκτρικού φορτίου με τη βοήθεια της κατανομής Dirac, Νόμος του Coulomb, Διαφορική και ολοκληρωτική μορφή των εξισώσεων της ηλεκτροστατικής στο κενό, Ηλεκτρικό δυναμικό και ηλεκτροστατική ενέργεια, Ηλεκτροστατικό πρόβλημα, Πρόβλημα Dirichlet/Neumann, Θεώρημα μοναδικότητας, Η συνάρτηση Green της εξίσωσης Poisson, Λύση του ηλεκτροστατικού προβλήματος με χρήση της συνάρτησης Green, Κατασκευή της συνάρτησης Green με τη μέθοδο των ειδώλων, Κατασκευή της συνάρτησης Green από τις ιδιοτιμές και τις ιδιοσυναρτήσεις της εξίσωσης ΔΨ=λΨ, Λύση της εξίσωσης Laplace σε δύο διαστάσεις, Υπολογισμός της συνάρτησης Green στο επίπεδο χρησιμοποιώντας τις λύσεις της Laplace σε πολικές συντεταγμένες, Πολυώνυμα Legendre, σφαιρικές αρμονικές, συναρτήσεις Βessel πρώτου και δευτέρου είδους, Λύση της Laplace σε τρεις διαστάσεις σε καρτεσιανές, σφαιρικές και κυλινδρικές συντεταγμένες, Υπολογισμός της συνάρτησης Green σε σφαιρικό δακτύλιο (a?r?b) και κυλινδρικό δακτύλιο (a?ρ?b, 0?z?c), Θεώρημα άθροισης σφαιρικών αρμονικών, Πολυπολική ανάπτυξη του δυναμικού εντοπισμένης κατανομής φορτίου, Μακροσκοπικό ηλεκτρικό πεδίο/ηλεκτρική μετατόπιση/ ηλεκτρική πόλωση, εξισώσεις ηλεκτροστατικής στην ύλη, Ηλεκτροστατική ενέργεια παρουσία διηλεκτρικών, Λύση συνοριακών προβλημάτων ηλεκτροστατικής με συμμετοχή διηλεκτρικών. Μαγνητοστατική Κατανομές ηλεκτρικού ρεύματος, ο νόμος διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου και η εξίσωση συνέχειας, Δύναμη μεταξύ ηλεκτρικών ρευμάτων, Η έννοια του μαγνητικού πεδίου και του διανυσματικού δυναμικού, Διαφορική και ολοκληρωτική μορφή των εξισώσεων της μαγνητοστατικής, Νόμος του Faraday, Μετασχηματισμοί Lorentz, Βασικές αρχές της ειδική θεωρίας της σχετικότητας, Μαγνητοστατική ενέργεια, Πολυπολική ανάπτυξη του διανυσματικού δυναμικού εντοπισμένης κατανομής ρεύματος, Μακροσκοπικό μαγνητικό πεδίο (Β μαγνητική επαγωγή)/ μαγνητικό πεδίο (Η)/ μαγνήτιση, Εξισώσεις της μαγνητοστατικής παρουσία μαγνητικά διαπερατής ύλης, Διατύπωση του μαγνητοστατικού προβλήματος και μεθοδολογία λύσης προβλημάτων μαγνητοστατικής, Συντελεστές αμοιβαίας επαγωγής και αυτεπαγωγής, Οιονεί στατική προσέγγιση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Εξισώσεις του MaxwellΔιαφορική και ολοκληρωτική μορφή των εξισώσεων του Maxwell, Μη ομογενείς κυματικές εξισώσεις του Η/Μ πεδίου, Βαθμίδα Lorenz /Coulomb, Εξισώσεις του διανυσματικού και βαθμωτού δυναμικού, Θεώρημα Poynting, Συνάρτηση Green της κυματικής εξίσωσης, Ολοκληρωτική έκφραση της λύσης της κυματικής εξίσωσης με χρήση της συνάρτησης Green.
ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι (92002)
Αρχές της Κβαντομηχανικής. Φορμαλισμός Dirac. Αναπαράσταση θέσης και ορμής. Χρονική εξέλιξη. Εικόνες Schrodinger και Heisenberg. Αρμονικός ταλαντωτής και σύμφωνες καταστάσεις. Ημικλασικό όριο (προσεγγιστική μέθοδος WKB). Τρισδιάστατα συστήματα. Σωματίδιο σε μαγνητικό πεδίο. Σπιν και μαγνητική ροπή του ηλεκτρονίου. Διαδότες και ολοκληρώματα διαδρομής του Feynman. Μετασχηματισμοί βαθμίδας. Θεωρία Στροφορμής. Πίνακες στροφών Euler. Σφαιρικοί τανυστές και θεώρημα Wigner-Eckart. Στροφορμή κατά Schwinger. Πρόσθεση Στροφορμών και συντελεστές Clebsch-Gordan. Καθαρές καταστάσεις και μεικτά σύνολα. Τελεστής πυκνότητας. Ανισότητες του Bell. Διακριτές συμμετρίες στην Κβαντική Μηχανική.
ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ (92003)
Κλασική Στατιστική Μηχανική, Θεμελιώδεις αρχές, μικροκανονική συλλογή, χώρος φάσεων, εργοδική υπόθεση, ισορροπία, εντροπία, κλασικό ιδανικό αέριο, εντροπία ανάμειξης και παράδοξο του Gibbs. Κανονική και μεγαλοκανονική συλλογή. Κανονική συλλογή, συνάρτηση επιμερισμού, διακυμάνσεις ενέργειας στην κανονική συλλογή, θεώρημα ισοκατανομής, ιδανικά αέρια, μεγαλοκανονική συλλογή, εντροπία Gibbs, ιδανικό αέριο, χημικές αντιδράσεις. Κβαντική στατιστική Μηχανική, Θεμελιώδεις αρχές, μήτρα πυκνότητας, συλλογές στην Κβαντική Στατιστική Μηχανική, ιδανικό αέριο Fermi, διαμαγνητισμός Landau, παραμαγνητισμός Pauli, ιδανικό αέριο Bose, φωτόνια, φωνόνια, συμπύκνωση Bose-Einstein, σύγκριση αερίων Bose - Fermi - Boltzmann. Mοντέλο Ising, προσέγγιση Bragg-Williams. Συστήματα που υφίστανται εξωτερικές διεγέρσεις. Θεωρία γραμμικής απόκρισης, γενικευμένες επιδεκτικότητες, στατιστική φυσική της μη-ισορροπίας, εξίσωση Boltzmann και ιδιότητες μεταφοράς. Ειδικά θέματα Στατιστικής Φυσικής.
ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ (92004)
Αρχή D'Alembert και εξισώσεις Lagrange. Αρχές Μεταβολών, αρχή Hamilton. Ολονομικά και μη ολονομικά συστήματα, θεωρήματα διατήρησης και συμμετρίες. Στοιχεία Σχετικότητας στην Αναλυτική Μηχανική. Εξισώσεις Hamilton, μετασχηματισμοί Legendre, κυκλικές μεταβλητές, παραγωγή από αρχή μεταβολών, σχετικιστική θεμελίωση. Κανονικοί Μετασχηματισμοί, αγκύλες Poisson, απειροστοί κανονικοί μετασχηματισμοί, θεωρήματα διατήρησης, θεώρημα Liouville. Θεωρία Hamilton-Jacobi. Εισαγωγή στη Θεωρία Συνεχών Συστημάτων. Θεωρήματα Noether.
ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΚΑΙ ΥΛΗΣ (92005)
Ιοντίζουσες ακτινοβολίες και πηγές ιοντιζουσών ακτινοβολιών. Ραδιενεργός διάσπαση και εκπομπή σωματιδίων. Γενικές αρχές αλληλεπιδράσεων ακτινοβολίας και ύλης. Αλληλεπιδράσεις βαρέων σωματιδίων (σωματίδια-α και πρωτόνια), θραυσμάτων σχάσεως και σωματιδίων-β με την ύλη. Φωτονιακές ακτινοβολίες (γ και Χ) και αλληλεπιδράσεις τους με την ύλη. Νετρόνια και αλληλεπιδράσεις τους με την ύλη. Εφαρμογές ιοντιζουσών ακτινοβολίων. Προσομοίωση της αλληλεπίδρασης ακτινοβολίας με την ύλη με την μέθοδο Monte-Carlo. Μεγέθη και μονάδες δοσιμετρίας ακτινοβολιών. Εσωτερική και εξωτερική ακτινοβόληση του ανθρώπου. Υπολογισμοί Έκθεσης και Δόσεως για φωτόνια και νετρόνια. Δοσιμετρία προσωπικού, ραδιοβιολογικές επιπτώσεις. Αρχές ακτινοπροστασίας όρια δόσεων και σχετική νομοθεσία. Θωράκιση σημειακής πηγής και παράλληλης δέσμης φωτονίων και Buildup factors. Εργαστήριο: (1) Φάσμα ακτινοβολίας-Χ και τεχνική XRF. (2) Πειραματικός προσδιορισμός γραμμικού συντελεστή εξασθένησης φωτονίων. (3) Οπισθοσκέδαση σωματιδίων-β.
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ I (ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΕΝΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ) (92006)
Το μάθημα περιλαμβάνει 6 εργαστηριακές ασκήσεις με θέμα: Εφαρμογή μεθόδων περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) για το δομικό χαρακτηρισμό πολυκρυσταλλικών υλικών. Εφαρμογή μεθόδων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας για το δομικό χαρακτηρισμό υλικών. Παρασκευή και χαρακτηρισμός υλικών με την μέθοδο της επιταξίας με ιοντοβολή (sputtering). Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC). Τεχνολογία Laser - Laser Nd:YAG. Φασματοσκοπία Raman.
ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ (92007)
Προσεγγιστικές μέθοδοι (διαταραχές ανεξάρτητες από τον χρόνο, μέθοδος μεταβολών, μέθοδος Rayleigh-Ritz). Διαταραχές που εξαρτώνται από το χρόνο. Άτομο του Υδρογόνου. Συστήματα πολλών σωματιδίων. Δομή του ατόμου. Ημικλασική αντιμετώπιση της αλληλεπίδρασης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την ύλη. Συστήματα πολλών Σωματιδίων, Ταυτόσημα Σωματίδια, Σχέση Σπιν - Στατιστικής. Άτομο του Ηλίου. Δομή των Ατόμων-Περιοδικό Σύστημα. Προσέγγιση Κεντρικού Δυναμικού, σύζευξη LS, Αλληλεπιδράσεις Σπιν-Τροχιάς, σύζευξη JJ. Άτομα σε μαγνητικό πεδίο. Κανόνες επιλογής. Δομή των Μορίων, Προσέγγιση Born-Oppenheimer, Μοριακά φάσματα, Μοριακοί δεσμοί. Αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την ύλη: Κβαντικό Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, Φωτόνια, Θεωρία της Ακτινοβολίας και Εφαρμογές. Σκέδαση από δυναμικό στις τρεις διαστάσεις. Κβαντική εμπλοκή.
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ ΙΙ (92008)
Επίπεδα Η/Μ κύματα και διάδοση κυμάτων (Επίπεδα κύματα σε μη-αγώγιμα υλικά, Γραμμική και κυκλική πόλωση - Παράμετροι Stokes, Ανάκλαση και διάθλαση, Φαινόμενα διασποράς σε διηλεκτρικά, αγωγούς και πλάσμα, Διάδοση κυμάτων στην ιονόσφαιρα, μαγνητόσφαιρα, Υπέρθεση κυμάτων, Αιτιότητα - Σχέσεις Kramers-Kronig). Κυματοδηγοί, Κοιλότητες συντονισμού, οπτικές ίνες (Κύματα σε αγωγούς, κοιλότητες και κυματοδηγοί, Διάδοση κυμάτων σε οπτικές ίνες). Ακτινοβολούντα συστήματα, πολυπολικά πεδία και ακτινοβολία (Πεδία και ακτινοβολία ταλαντούμενης πηγής, Ηλεκτρικά δίπολα, Μαγνητικά δίπολα και ηλεκτρικά τετράπολα, Πολυπολική ανάπτυξη ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, Πηγές πολυπολικής ακτινοβολίας - Πολυπολικές ροπές, Πολυπολική ακτινοβολία σε άτομα και πυρήνες). Ειδική θεωρία της σχετικότητας (Μετασχηματισμοί Lorentz - Βασικά αποτελέσματα, Τετράνυσμα ταχύτητας, ορμής και ενέργειας, Αναπαράσταση μετασχηματισμών Lorentz - απειροστοί γεννήτορες, Ηλεκτροδυναμική σε συναλλοίωτη μορφή, Μετασχηματισμός των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων). Δυναμική σχετικιστικών σωματιδίων και Ηλεκτρομαγνητικών πεδίων (Lagrangian και Hamiltonianσχετικιστικών σωματιδίων, Κίνηση σε ομοιόμορφο στατικό μαγνητικό πεδίο, Κίνηση σε μη- ομοιόμορφο στατικό μαγνητικό πεδίο, Η Lagrangian των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, Λύση της εξίσωσης κύματος σε συναλλοίωτη μορφή, αναλλοίωτες συναρτήσεις Green).
ΦΥΣΙΚΗ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ (92009)
Γενικές Ιδιότητες Στερεών, Χημικός Δεσμός, Υβριδισμός, Κρυσταλλικές Δομές. Κβαντομηχανικό Πρόβλημα στο Στερεό, Θεωρία Hartree-Fock, Density-Functional Theory. Συμμετρίες. Υπολογισμοί ενεργειακών ζωνών (Tight-binding). Εφαρμογές του υπολογισμού ενεργειακών ζωνών (ολική ενέργεια, δυνάμεις, αγωγιμότητα). Φωνόνια. Μαγνητισμός. Προσμίξεις σε ημιαγωγούς, Στοιχεία Θεωρίας Ηλεκτρονικών Διατάξεων. Υπεραγωγιμότητα. Νανοδομές. Φυσική Πολλών Σωματιδίων (Συναρτήσεις Green, Διαγράμματα Feynman).
ΡΑΔΙΟΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΑΝΑΛΥΣΗ (92010)
Φυσική ραδιενέργεια στον αέρα, το νερό και το έδαφος. Ραδιενεργές σειρές, ραδιενεργός ισορροπία και ισότοπα κοσμικής προέλευσης. Το ραδόνιο στους εσωτερικούς χώρους και μέτρα προστασίας από αυτό. Υλικά με επαυξημένη φυσική ραδιενέργεια Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM) και ραδιενέργεια στα παραπροϊόντα βιομηχανικών διεργασιών όπως: καύση ορυκτών καυσίμων, εξόρυξη πετρελαίου, παραγωγή φωσφορικών λιπασμάτων, επεξεργασία μεταλλευμάτων και ορυκτών κλπ. Ραδιενεργός ρύπανση από λειτουργία συμβατικών εγκαταστάσεων και άλλες περιπτώσεις ραδιενεργού ρύπανσης. Πυρηνικά ατυχήματα, πυρηνικές δοκιμές και σχετική ρύπανση. Χαρτογράφηση ραδιενεργού ρύπανσης. Ραδιολογικά ατυχήματα. Συστήματα και τεχνικές προσδιορισμού ραδιενεργών ισοτόπων στο περιβάλλον. Μέθοδοι ραδιοπεριβαλλοντικών επισκοπήσεων. Μετρήσεις ραδιενεργών ατμοσφαιρικών αιωρημάτων. Case studies: (1) Ραδιοπεριβαλλοντική μελέτη στην περιοχή Ατμοηλεκτρικών σταθμών (ΑΗΣ). (2) Ραδιολογικά χαρακτηριστικά τεφρών από ΑΗΣ. (3) Ρύπανση από αστοχία αλεξικέραυνου 241Am. (4) Ρύπανση εξαιτίας απεμπλουτισμένου ουρανίου Εργαστήριο: (1) Επιτόπιες μετρήσεις ραδιενέργειας και σχετικές δειγματοληψίες και αναλύσεις. (2) Προσδιορισμός της ραδιενέργειας σε υλικά NORM. (3) Προσδιορισμός της ραδιενέργειας ατμοσφαιρικών αιωρημάτων.
ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ (92011)
Αντισωματίδια. Εξίσωση Dirac. Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων χωρίς σπιν και με σπιν ½. Ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Εισαγωγή στην Κβαντική Χρωμοδυναμική. Περισσότερες από μία οικογένειες σωματιδίων, μίξη και πίνακας Kobayashi-Maskawa. Φαινομενολογία του Καθιερωμένου Προτύπου, παρτόνια, βαθιά ανελαστική σκέδαση, πίδακες αδρονίων.Συμμετρίες, συνεχείς και διακριτές, ολικές και τοπικές. Σπάσιμο συμμετρίας και ηλεκτρασθενείς αλληλεπιδράσεις, πρότυπο Weinberg-Salam. Υπερσυμμετρικές και Μεγαλοενοποιημένες θεωρίες αρχές και πειραματικές προβλέψεις. Στοιχειώδη σωμάτια και Κοσμολογία.
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ (92012)
Επανάληψη σε προπτυχιακή ύλη και ιστορική αναδρομή - Κανόνες διατήρησης - Είδη αντιδράσεων - Σκέδαση Rutherford-Κινηματική, ενεργός διατομή και συστήματα αναφοράς - Στοιχεία θεωρίας σκέδασης, οπτικό δυναμικό - Αντιδράσεις συντονισμού και η εξίσωση Breit-Wigner - Αντιδράσεις σύνθετου πυρήνα - Άμεσες αντιδράσεις - Το πρότυπο Weisskopf και το στατιστικό πρότυπο Hauser-Feshbach-Πυρηνική αστροφυσική - Σύγχρονα θέματα και εφαρμογές πυρηνικής φυσικής με έμφαση στις πυρηνικές αντιδράσεις.
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΙΙ (ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΕΝΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ) (92013)
Το μάθημα περιλαμβάνει 6 εργαστηριακές ασκήσεις: Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR), Φασματοσκοπία Ηλεκτρονικού Παραμαγνητικού Συντονισμού (EPR), Πειραματικές τεχνικές μέτρησης μαγνητικών ιδιοτήτων υλικών, Διηλεκτρική Φασματοσκοπία, Laser Οπτικών Ινών Δακτυλίου, Ηλεκτρικές μετρήσεις σε διατάξεις ημιαγωγών.
ΕΞΕΛΙΓΜΕΝΟΙ ΤΥΠΟΙ ΠΥΡΗΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΙΣΧΥΟΣ (92014)
Τύποι Πυρηνικών Αντιδραστήρων Ισχύος (ΠΑΙ). Συνιστώσες και συγκρότηση ΠΑΙ. Προβλήματα που σχετίζονται με την απόκτηση ενός ΠΑΙ. Επιλογή της θέσης εγκατάστασης. Θερμοδυναμική και Θερμοϋδραυλική Ανάλυση ΠΑΙ. Μεταβατικά φαινόμενα και ατυχήματα απώλειας ψυκτικού. Καταθλίπτες, αντλίες, ατμοπαραγωγοί και στρόβιλοι ΠΑΙ. Συστήματα ψύξης ΠΑΙ κατά την κανονική λειτουργία. Συστήματα έκτακτης ανάγκης. Θέματα σχετικά με την ασφάλεια των ΠΑΙ. Πυρηνικά Ατυχήματα σε ΠΑΙ. ΠΑΙ 4ης γενιάς. Σύγχρονοι προβληματισμοί σχετικά με τη χρήση ΠΑΙ και ευκαιρίες για το μέλλον.
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΦΥΣΙΚΗΣ (92015)
ΜΕΡΟΣ Ι - ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ: Τανυστική ανάλυση, μετρική, σύμβολα Christoffel, γεωδαιτική καμπύλη. Συναλλοίωτη παράγωγος, τανυστές καμπυλότητας Riemann, Ricci, Einstein και Weyl. Εξίσωση και μετρικές Einstein. Συναρτησιακά καμπυλότητας και τοπολογικά χαρακτηριστικά διαφορικών πολλαπλοτήτων. Πολύποδα, spin-connection και εξίσωση Dirac σε διαφορικές πολλαπλότητες. Υποπολλαπλότητες και εξωτερική διαφορική γεωμετρία. Θεμελιώδεις μορφές και εξισώσεις Gauss-Codazzi. Επίλεκτες εφαρμογές της εξωτερική καμπυλότητας. ΜΕΡΟΣ ΙΙ - ΟΜΑΔΕΣ ΚΑΙ ΑΛΓΕΒΡΕΣ LIE: Ομάδες στερεών στροφών και unitary μετασχηματισμών. Ομάδα μετασχηματισμών Lorentz. Κανονικές παράμετροι και γεννήτορες. Άλγεβρες Lie, περιγραφή και ταξινόμηση των απλών αλγεβρών Lie, διαγράμματα Dynkin. Ρίζες, βάρη και αναπαραστάσεις των απλών αλγεβρών Lie. Η περίπτωση της SU(3) και το μοντέλο των quarks. Τανυστικά γινόμενα αναπαραστάσεων και συντελεστές Clebsch-Gordan. Απειροδιάστατες άλγεβρες Lie. ΜΕΡΟΣ ΙΙΙ - ΤΟΠΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ: Ομοτοπίες, ομολογίες και συνομολογίες. Συνομολογίες αλγεβρών Lie και εφαρμογές στη κβαντική φυσική. Ο δείκτης του τελεστή Dirac και το θεώρημα Atiyah-Singer.
ΦΥΣΙΚΗ ΤΩΝ LASER (92016)
Εισαγωγή στη φυσική των laser: Αυθόρμητη και εξαναγκασμένη εκπομπή. Ρυθμοί μετάβασης και συντελεστές Einstein. Ιδιότητες δεσμών laser. Συνθήκες λειτουργίας laser: Οπτική άντληση, Ηλεκτρική άντληση, Χημική άντληση κ.λπ.. Συνθήκη ευστάθειας οπτικού αντηχείου. Ασταθή αντηχεία. Ρυθμοί ταλάντωσης laser. Συμπεριφορά laser συνεχούς κύματος. Παλμική συμπεριφορά laser. Μετατροπή Q. Εγκλείδωση ρυθμών. Tύποι laser: Laser στερεάς κατάστασης, Laser αερίων, Laser χρωστικών, Χημικά laser, Laser ημιαγωγών, Laser χρωματικών κέντρων, Laser ελεύθερων ηλεκτρονίων, Laser οπτικών ινών. Συνεχή laser (c.w.), Παλμικά laser (ms - μs - ns). Laser υπερταχέων παλμών (ps - fs). Ενίσχυση laser: Ταλαντωτές - ενισχυτές laser, Γέννηση δεύτερης αρμονικής, Παραμετρική ταλάντωση. Επιλεγμένες εφαρμογές των laser. Ασφάλεια laser: Όρια έκθεσης σε ακτινοβολία laser, Δοσιμετρία laser
.ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ (92017)
Στοιχεία θεωρίας κυκλωμάτων, μέθοδοι ανάλυσης-σύνθεσης, ισοδύναμα κυκλώματα, θεωρήματα Thevenin-Norton, Tellegen και προσομοιώσεις. Ολοκληρωτικοί μετασχηματισμοί, και θεωρία συστημάτων. Πρότυπα περιγραφής, εξισώσεις καταστάσεως. Στοιχεία γραμμών μεταφοράς. Τελεστικοί ενισχυτές, διαφορικοί ενισχυτές και ταλαντωτές. Λογικές συναρτήσεις, ανάπτυξη μέσω θεωρημάτων του Shannon και συστήματα λογικών συναρτήσεων. Εφαρμογές ψηφιακών κυκλωμάτων. Ηλεκτρονικά ανιχνευτών, πρότυπα CAMAC-NIΜ. Ανιχνευτές αερίων, παραγωγή σήματος, επιλογή αερίου. Πλαστικοί σπινθηριστές, σκανδαλισμός, μέθοδος χρονικής σύμπτωσης, τηλεσκόπια μιονίων, συλλεκτική ισχύς και γεωμετρικός παράγων σύμπτωσης, θεωρητικοί υπολογισμοί. Φωτοπολλαπλασιαστές, κατανομή φωτοηλεκτρονίων, σκοτεινό ρεύμα, λόγος σήματος προς θόρυβο. Ανιχνευτές πυριτίου. Ανιχνευτές Cherenkov κατωφλίου και απεικόνισης, εφαρμογές σε πειράματα. Είδη θορύβου, τεχνικές καταστολής και απόρριψης θορύβου. Πολυκαναλικός αναλυτής. Τεχνική σύγχρονου ενισχυτή (Lock-in Amplifier) απλής και διπλής φάσης, εφαρμογές.
ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΕΔΙΟΥ Ι (92018)
Μετασχηματισμοί Lorentz και Poincare. Κλασικές θεωρίες πεδίου. Φορμαλισμός Lagrange και Hamilton. Συμμετρίες και νόμοι διατήρησης. Ελεύθερα βαθμωτά πεδία. Το πεδίο ως σύνολο αρμονικών ταλαντωτών. Κβάντωση. Ισόχρονοι μεταθέτες. Χώρος Fock. Μιγαδικό βαθμωτό πεδίο. Αλληλεπίδραση με κλασικό ρεύμα. Διαδότης Feynman. Ελεύθερο πεδίο Dirac. Κυματική εξίσωση Dirac. Μετασχηματισμοί Lorentz της κυματοσυνάρτησης Dirac. Διγραμμικά συναλλοίωτα. Εξίσωση Weyl. Ηλεκτρόνιο σε κεντρικό δυναμικό. Κβάντωση του πεδίου Dirac. Ισόχρονοι αντιμεταθέτες. Διαδότης Feynman. Ελεύθερο διανυσματικό πεδίο. Κανονικός φορμαλισμός και κβάντωση για την περίπτωση μη μηδενικής μάζας. Το όριο m --> 0. Συμμετρία βαθμίδας. Πεδίο Maxwell. Φωτόνια. Σύζευξη με διατηρούμενο κλασικό ρεύμα. Διαδότης Feynman. Πεδία σε αλληλεπίδραση (ι) Διακριτές συμμετρίες: αναστροφή χώρου (parity), αναστροφή χρόνου και συζυγία φορτίου. Θεώρημα CPT. Εσωτερικές συμμετρίες. Τοπικές συμμετρίες ή συμμετρίες βαθμίδας.-Πεδία σε αλληλεπίδραση (ιι) Σκέδαση. Ασυμπτωτικές καταστάσεις. Μήτρα σκέδασης S. Θεωρία LSZ. Σχέση πλάτους σκέδασης και χρονοδιατεταγμένων γινομένων πεδίων. Υπολογισμός ενεργών διατομών και χρόνων ζωής σωματιδίων. Θεωρία διαταραχών. Εικόνα Dirac. Διαταρακτικό ανάπτυγμα χρονοδιατεταγμένων γινομένων πεδίων. Θεώρημα Wick. Διαγράμματα Feynman. Πλάτη Feynman σε δενδρική προσέγγιση. Στοιχειώδεις διαδικασίες στή θεωρία SU4 και στην κβαντική ηλεκτροδυναμική. Πλάτη και διατομές για e+e- --->e+e-, e+e- --->μ+μ- e+e- ---> γγ. Διαγράμματα Feynman ενός βρόχου. Επανακανονικοποίηση μάζας και σταθερών σύζευξης. Παραδείγματα από τη θεωρία SU4 και την κβαντική ηλεκτροδυναμική. Ομαλοποίηση για αποκλίνοντα διαγράμματα. Διαστατική ομαλοποίηση. Πόλωση του κενού. Επανακανονικοποίηση του ηλεκτρικού φορτίου. Ταυτότητα Ward-Takahashi.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ ΚΑΙ ΤΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (92019)
Εισαγωγή στις βασικές έννοιες του μαγνητισμού. Αλληλεπίδραση βραχείας κλίμακας και μαγνητική τάξη. Αλληλεπίδραση μακράς κλίμακας, μαγνητικές περιοχές και τοιχώματα. Μαγνητική τοπολογία και εξισώσεις ενέργειας. Διαδικασία μαγνήτισης, μαγνητική υστέρηση, θόρυβος Barkhausen, μαγνητικός βρόχος, μαγνητοσυστολή, μαγνητο-εμπέδηση και μαγνητο-αντίσταση, μαγνητο-θερμικό φαινόμενο. Μαλακά και σκληρά μαγνητικά υλικά. Υλικά και ιδιότητες. Εφαρμογές σε αισθητήρες και ενεργοποιητές, γραφή και ανάγνωση δεδομένων, ενέργεια και περιβάλλον, ιατρική. Εργαστήριο: Αισθητήρες πύλης ροής, γραμμικοί διαφορικοί μετασχηματιστές, Μαγνητοσυστολικές γραμμές καθυστέρησης
ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ ΣΥΝΤΗΞΗΣ (92020)
Θερμοπυρηνικές Αντιδράσεις. Η πυρηνική Σύντηξη στο Σύμπαν. Θερμοπυρηνικές Αντιδράσεις σε εργαστηριακό περιβάλλον. Μέθοδοι συγκράτησης και θέρμανσης πλάσματος. Δημιουργία πλάσματος και μέτρηση των ιδιοτήτων του. Μαγνητικά συστήματα συγκράτησης και μαγνητικές παγίδες πλάσματος. Γενικές αρχές συγκρότησης Πυρηνικών Αντιδραστήρων Σύντηξης (ΠΑΣ) με μαγνητική συγκράτηση. Μέθοδος επίτευξης Σύντηξης με χρήση Laser . Άλλες μέθοδοι επίτευξης Σύντηξης. Τεχνικο-οικονομική Ανάλυση ΠΑΣ. ΠΑΣ σε άλλες εφαρμογές (π.χ. διαστημικές κ.λ.π.). Απαγωγή θερμότητας ΠΑΣ. Βασικές μονάδες ΠΑΣ. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη λειτουργία ΠΑΣ.
ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΕΔΙΟΥ ΙΙ (92021)
Επανακανονικοποίηση θεωριών πεδίου. Διερεύνηση των υπεριωδών αποκλίσεων των διαγραμμάτων Feynman. Συνθήκες επανακανονικοποίησης. Αντισταθμιστικοί όροι. Εξίσωση Callan Symanzik. Ομάδα επανακανονικοποίησης. Εξέλιξη των σταθερών σύζευξης. Ενεργός δράση. Ενεργό δυναμικό. Μη αβελιανές θεωρίες πεδίου. Λαγκρανζιανή Yang-Mills. Κβάντωση των μη αβελιανών θεωριών βαθμίδας. Λαγκρανζιανή Fadeev-Popov. Φαντασματικά πεδία. Ασυμπτωτική ελευθερία. Ανωμαλία Adler-Bell-Jackiw. Θεωρία Weinberg-Salam των ηλεκτροασθενών αλληλεπιδράσεων σε Κβαντικό επίπεδο. Χειρική Λαγκρανζιανή για την QCD. Μη διαταρακτικές μέθοδοι. Θεωρίες ενοποίησης.
ΓΕΝΙΚΗ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ (92022)
Μετασχηματισμοί Lorentz, αρχή ισοδυναμίας, πολλαπλότητες, τανυστές, συμμεταβλητήδιαφόριση, γεοδεσιακές, τανυστές Riemann και Ricci, εξισώσεις Einstein και ο Λαγκραζιανός Φορμαλισμός, κλασσικές λύσεις, μελανές οπές και κοσμολογία.
ΙΑΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ (92023)
Ακτινοφυσική, αλληλεπίδραση ακτινοβολιών με την ύλη, μηχανισμοί παραγωγής ακτίνων-Χ. Ραδιοβιολογία, στοιχεία δοσιμετρίας και ακτινοπροστασίας, φορητά όργανα. Διαγνωστική ραδιολογία, δημιουργία εικόνας, μηχανήματα ακτινογραφήσεων, ακτινοσκοπήσεων και άλλες διαγνωστικές τεχνικές με ακτίνες-Χ. Αρχές υπολογιστικής τομογραφίας και τομογράφοι. Άλλα μηχανήματα απεικονίσεων. Αναπαραγωγή εικόνας, Ποιότητα εικόνας. Παραγωγή και διαχείριση ραδιοφαρμάκων. Τεχνικές απεικόνισης SPECT, PET και σχετικά συστήματα. Θεραπευτική ραδιολογία, μηχανήματα θεραπευτικών ακτινοβολήσεων με δέσμες φωτονίων χαμηλών ενεργειών, ακτινοβολήσεις με δέσμες φωτονίων και ηλεκτρονίων υψηλών ενεργειών, επιταχυντές και εφαρμογές. Βραχυθεραπεία. Πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός, μαγνητική τομογραφία και μαγνητικοί τομογράφοι.
ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ (92024)
Θεωρία πιθανοτήτων. Διακριτές και συνεχείς κατανομές. Εκτίμηση παραμέτρων. Διαστήματα εμπιστοσύνης. Σφάλματα. Έλεγχος υποθέσεων. Προσαρμογή. Θεωρία απόφασης. Τυχαίοι αριθμοί. Αποσυνέλιξη.
COURSE DESCRIPTION
ELECTROMAGNETISM I (92001)
Electrostatics: Description of charge densities in terms of the Dirac delta distribution. Coulomb’s law. Differential and integral form of the electrostatic equations in vacuum. Electrostatic potential and energy. Dirichlet and Neumann problems, uniqueness theorems. Green’s function for the Poisson equation and solution of the electrostatic problem. Method of images. Construction of Green’s distributions through the eigenfunctions and eigenvalues of equation ΔΨ=λΨ. Green’s distributions in 2, and 3 dimensions. Harmonic functions and their properties, such as Spherical Harmonics and their addition theorem, multipole expansion, Bessel and Hankel functions. Macroscopic electric field, polarization and dielectric displacement, electrostatic equations in matter. Boundary value problems in the presence of dielectrics. Magnetostatics: Electric current distributions, continuity equation, magnetic field and vector potential. Differential and integral form of the magnetostatic equations in vacuum. Magnetic energy, Faraday’s law of induction, Magnetostatic energy. Multipole expansion of vector potential. Magnetic fields in matter, magnetization, B and H fields. Magnetostatic problem. Mutual inductance and self inductance. Quasi-static approximation of the magnetic field. Maxwell’s equations: Differential and integral form of the Maxwell’s equations. Non-homogeneous wave equations for the E/M field. Equations for the scalar and vector potential. Poynting vector. Green's function for the wave equation. Integral solution of the wave equation using Green's functions.
QUANTUM MECHANICS I (92002)
Principles of Quantum Mechanics. Dirac Formalism. Coordinate and Momentum representation. Time evolution. Schroedinger and Heisenberg pictures. Harmonic oscillator and coherent states. Semiclassical limit (WKB approximation). Three-dimensional systems. Particles in a magnetic field. Spin and magnetic moment of electron. Propagators and Feynman path integrals. Gauge transformations. Angular momentum theory. Euler rotation matrices. Spherical tensors and the Wigner-Eckart theorem. Schwinger formulation of angular momentum. Addition of angular momenta and Clebsch-Gordan coefficients. Pure and mixed states. Density operator. Bell inequalities. Discrete symmetries in Quantum Mechanics.
STATISTICAL PHYSICS (92003)
Classical Statistical Mechanics: Fundamental principles, micro-canonical ensemble, phase space, ergodic hypothesis, equilibrium, entropy, classical ideal gas, mixture entropy and Gibbs paradox. Canonical and grand canonical ensemble. Canonical ensemble, partition function, energy fluctuations in the canonical ensemble, equipartition theorem, ideal gas. Grand canonical ensemble, Gibbs entropy, ideal gas, chemical reactions. Quantum Statistical Mechanics: Fundamental principles, density matrix, ensembles in quantum statistical mechanics, ideal Fermi gas, Landau diamagnetism, Pauli paramagnetism, ideal Bose gas, photons, phonons, Bose-Einstein condensation, Bose- Fermi-Boltzmann gas comparisons. Systems under external excitations. Linear response theory, generalized susceptibilities, non-equilibrium statistical physics, Boltzmann equation and transport properties. Special subjects on statistical physics.
THEORETICAL MECHANICS (92004)
D' Alembert's principle and Lagrange equations. Variational methods, Hamilton principle. Holonomic and non-holonomic systems, conservation theorems and symmetries. Relativity in Analytical Dynamics. Hamilton equations, Legendre tranforms, cyclic coordinates, derivation from variational principles. Canonical tranformations, Poisson brackets, infinitesimal canonical tranformations, conservation theorems, Liouville’s theorem. Hamilton-Jacobi theory. Continuous systems. Noether's theorem.
INTERACTION OF IONIZING RADIATION WITH MATTER (92005)
Ionizing radiations. Sources of ionizing radiations. Radioactive decay. Principles of ionizing radiation interactions with matter. Interactions of heavy particles (alphas and protons), fission fragments and β-particles with matter. γ-rays, X-rays and their interactions with matter. Neutrons and their interactions with matter. Monte-Carlo simulation of the interaction of ionizing radiations with matter. Dosimetry, quantitiesandunits. Internal and external irradiation of human. Dosimetric calculations for photons and neutrons. Radiation effects to human and personal dosimetry. Radiation protection, doselimits, legislation. Shielding calculations for point sources and photon beams, buildup factor. Laboratory: (1) X-ray spectrum and XRF, (2) Determination of linear attenuation coefficient (3) β-particles back scattering.
EXPERIMENTAL METHODS I (CONDENSED MATTER AND OPTOELECTRONICS) (92006)
The course consists of the following six laboratory exercises: Application of x ray diffraction methods (XRD0)for the structural characterization of polycrystalline materials. Applications of electron microscopy methods for structural characterization of materials. Preparation and characterization of materials with the sputtering epitaxial method. Differential Scanning Thermidometry (DSC) method. Laser Technology- Nd-YAG Laser. Raman Spectroscopy.
QUANTUM MECHANICS II (92007)
Approximation methods in Quantum Mechanics (time-independent perturbations, variational methods, Rayleigh-Ritz method). Time-dependent perturbations. Hydrogen atom. Atoms. Semiclassical treatment of the interaction of matter with the electromagnetic radiation. Many body systems, Identical Particles, Spin-Statistics theorem. Quantum Entanglement. Helium atom. Periodic table of Elements. Central potential approximation, Spin-orbit interactions, LS and jj coupling schemes. Atoms in magnetic fields. Selection rules. Structure of Molecules, Born-Oppenheimer approximation, molecular spectra, molecular bonds. Interaction of matter with the electromagnetic radiation: Quantized Electromagnetic Field, Photons, Radiation Theory and applications. Potential Scattering in three dimensions.
ELECTROMAGNETISM II (92008)
Plane electromagnetic waves and wave propagation (Plane waves in non-conducting media, Linear and circular polarization -Stokes parameters, Reflection and diffraction, Dispersion relations in dielectics, conductors and plasma, Wave propagation in the ionosphere, magnetosphere, Superposition of waves, Causality- Kramers-Kronig relations). Waveguides, cavities and optical fibers (Waves in conductors, Cavities and waveguides, Wave propagation in optical fibers). Radiating systems , multipole fields and radiation (Fields and radiation of oscillating source, Electric dipoles, Magnetic dipoles and electric quadrupoles, Multi-pole expansion of electromagnetic waves, Sources of multipole radiation - multipole moments, Multipole radiation in atoms and nuclei). Theory of special relativity (Lorentz transformations - Basic results, Velocity, momentum and energy four-vectors, Lorentz transformation representation - infinitesimal generators, Electrodynamics in covariant form, Transformation of electromagnetic fields). Dynamics of relativistic particles and electromagnetic fields (Lagrangian and Hamiltonian of relativistic particles, Motion in uniform, static magnetic field, Motion in non-uniform, static magnetic field, Lagrangian of electromagnetic fields, Solution of wave equation in covariant form, Green functions).
SOLID STATE PHYSICS (92009)
General properties of solids, the chemical bond, hybridization, crystal structure, the quantum mechanical problem in a solid, Hartree-Fock theory, Density Functional Theory. Symmetries. Energy band calculations (tight binding). Applications of energy band calculations (total energy, forces, conductivity). Phonons. Magnetism. Doping in semiconductors. Elements of electronic devices theory. Superconductivity. Nanostructures. Many Body Physics (Green’s functions, Feynman diagrams).
RADIOENVIRONMENTAL ANALYSIS (92010)
Natural radiation in the air, water and ground. Radioactive series and radioactive equilibrium. Cosmogenic radionuclides. Radon, radon indoors, and protection from radon. Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM). Radioactivity of by-products of industrial processes (coal burning, oil extraction, phosphate industry, minerals exploitation). Radioactive contamination from other sources. Nuclear accidents, nuclear tests, radiological accidents. Mapping of radioactive contamination. Radioenvironmental surveys. Radioactive aerosols. Determination of radionuclides in environmental samples. Case studies: (1) Survey around coal burning power plants, (2) Radiological characteristics of ashes, (3) Contamination due to radioactive lightning rod failure, (4) Contamination from Depleted Uranium. Laboratory: (1) Sampling and in situ measurements for radioactivity determination, (2) Determination of radioactivity in NORM, (3) Determination of radioactivity in aerosols.
ELEMENTARY PARTICLES (92011)
Antiparticles. Dirac equation. Electrodynamics of spinless and spin 1/2 particles. Weak interactions. Introduction to Quantum Chromodynamics. More families of particles, mixing and Kobayashi-Maskawa matrix. Phenomenology of the Standard Model, partons, deep inelastic scattering, hadronic jets. Symmetries: continuous and discrete, global and local. Symmetry violation and electroweak interactions, Weinberg-Salam model. Supersymmetric and Grand Unified Theories: principles and experimental predictions. Elementary particles and cosmology.
NUCLEAR PHYSICS (92012)
Synopsis of undergraduate material and historical perspective - Conservation laws - Rutherford scattering - Reaction kinematics, reference frames, cross section - Εlements of scattering theory, optical model for elastic scattering - Resonant reactions and the Breit-Wigner formula - Compound nucleus reactions - Direct reactions - Weisskopf model and Hauser-Feshbach statistical approach - Nuclear astrophysics - Modern topics and applications of nuclear reactions.
EXPERIMENTAL METHODS II (CONDENSED MATTER AND OPTOELECTRONICS) (92013)
The course consists of the following six laboratory exercises: Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy. Electronic Paramagnetic Resonance (EPR) Spectroscopy. Experimental techniques for measuring magnetic properties of materials. Dielectric Spectroscopy. Optical Fiber ring lasers. Electrical Measurements in Semiconductor circuits.
ADVANCED NUCLEAR POWER PLANTS (92014)
Main types of Nuclear Power Plants (NPPs). Main modules and assembly of NPPs. Problems relative to NPP obtainment. Criteria for NPP place selection. Thermodynamic and Thermal Hydraulic analysis of an NPP.Transient phenomena and Loss-of-coolant accidents. Pressurizers, pumps, steam generators and turbines for NPPs. NPP cooling systems. Emergency Core Cooling Systems. Safety of NPPs. Accidents in NPPs. Fourth generation NPPs. The future of Nuclear Energy.
MATHEMATICAL METHODS OF PHYSICS (92015)
Differential Geometry: Tensor analysis, metric Christoffel symbols, geodesics. Covariant derivative, Riemann, Ricci, Einstein and Weyl curvature tensors. Einstein’s equations. Curvature functionals and topological characteristics of differential manifolds. Vielbeins, spin connection and Dirac equation on differential manifolds. Sub-manifolds and exterior differential geometry. Fundamental forms and Gauss-Codazzi equations. Selected applications of external curvature. Lie groups and Lie algebras: Groups of global rotations and unitary tranformations. Lorentz group. Canonical parameters and generators. Lie algebras, description and classification of simple Lie algebras, Dynkin diagrams. Roots, weights and representations of simple Lie algebras. SU(3) and the quark model. Tensor products of representations and Clebsch-Gordan coefficients. Infinite-dimensional Lie Algebras. Topological methods : Homotopies, homologies and cohomologies. Lie algebra cohomologies and applications to Quantum Physics. Dirac index and the Atiyah-Singerttheorem.
PHYSICS OF LASERS (92016)
Introduction to laser Physics: Spontaneous and stimulated emission. Transition rates and Einstein coefficients. Laser beam properties. Laser operation conditions: Optical pumping, electrical pumping, chemical pumping, etc. Optical resonator stability condition. Unstable resonating cavities. Laser modes of vibration. Behavior of continuous wave lasers. Behavior of pulsed lasers. Q switching. Mode locking. Types of lasers: solid state lasers, gas lasers, dye lasers, chemical lasers, semiconductor lasers, color center lasers, free-electron lasers, optical fiber lasers. Continuous wave lasers (c.w.) Pulsed lasers ((ms - μs - ns). Ultrafast pulsed lasers (ps - fs). Laser amplification: Laser oscillators - amplifiers, second harmonic generation, parametric oscillation. Selected laser applications. Laser safety: Exposure limits to laser radiation, Laser dosimetry.
INSTRUMENTATION (92017)
Basic theory of electrical circuits, methods of analysis and synthesis, equivalent circuits, Thevenin, Norton and Tellegen theorems, simulations. Integral transformations and systems theory. Models, state equations. Basic theory of transmission lines. Operational amplifiers, differential amplifiers and oscillators. Logical functions, expansion of logical functions based on Shannon’s theorem and systems of logical equations. Applications of logical circuits. Detector’s electronics, CAMAC and NIM standardization, Gas detectors, signal formation, electron’s drift and avalanche, gain. Plastic scintillators, triggering, coincidence method, muon telescopes, gathering power and geometrical factor of coincidence, theoretical calculations. Photomultipliers, photoelectron’s distribution, dark current, signal-to-noise ratio. Silicon detectors. Threshold and imaging Cherenkov detectors, Noise and reduction techniques. Multichannel, analyzer. Single and double phase Lock-in Amplifier technique and applications.
QUANTUM FIELD THEORY I (92018)
Lorentz and Poincare transformations. Classical field theory. Lagrangian and Hamiltonian formalism. Symmetries and conservation laws. Free scalar fields. The field as a collection of harmonic oscillators. Quantization. Equal time commutators. Fock space. Complex scalar field. Interaction with a classical current. Feynman propagator. Free Dirac field. Dirac equation. Lorentz transformation of the Dirac field. Covariant bilinears. Weyl equation. The electron in a central potential. Dirac field quantization. Equal time anticommutators. Feynman propagator. Free vector field. Canonical formulation and quantization in the non zero mass case. The limit m-->0. Gauge symmetry. Maxwell field. Photons. Coupling with a conserved classical current. Feynman propagator. Interactions (i) Discrete symmetries: parity, time reversal and charge conjugation. CPT theorem. Internal symmetries. Local (gauge) symmetries. Interactions (ii) Scattering. Asymptotic states. Scattering matrix. LSZ theorem. Scattering amplitude and time ordered fields. Scattering cross sections and lifetimes of particles. Perturbation theory. Dirac picture. Perturbation series of time ordered fields. Wick's theorem. Feynman diagrams. Tree level Feynman diagrams. Elementary processes in SU(4) theory and Quantum Electrodynamics (QED). Amplitudes and cross sections for e+e- --->e+e-, e+e- --->μ+μ- e+e- --->γγ. One loop Feynman diagrams. Mass and coupling constants renormalization. Examples in SU(4) and QED. Regularization. Dimensional regularization. Vacuum polarization. Renormalization of the electric charge. Ward-Takahashi identity.
INTRODUCTION TO MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS (92019)
Introduction to the basics of magnetism. Short range interaction and magnetic order. Short range interaction, magnetic domains and domain walls. Magnetic topology and energy equations. Magnetization process, magnetic hysteresis, Barkhausen noise, magnetization loop, magnetostriction, magneto-impedance and magnetoresistance, magneto-caloric effect. Soft and hard magnetic materials. Materials and properties. Applications in sensors and transducers, read and write process, energy and environment, medicine. Lab: Fluxgate magnetometers, linear variable differential transformers, magnetostrictive delay lines
NUCLEAR FUSION REACTORS (92020)
Nuclear Fusion reactions. Nuclear Fusion in the Universe. Thermo-nuclear reactions in the Laboratory.Plasma generation and measurement of its properties. Methods for plasma confinement and heating. Magnetic traps for Plasma confinement. General characteristics of Nuclear Fusion Reactors (NFRs) based on magnetic confinement. NFRs based on Laser heating. Other methods under experimentation to achieve controlled Nuclear Fusion. Techno-economical analysis of NFRs. NFRs in space applications. Heat transfer phenomena in NFR operation. Main modules of an NFR and its Environmental Impact.
QUANTUM FIELD THEORY II (92021)
Renormalization of field theories. Ultraviolet divergences in Feynman diagrams. Renormalization conditions. Counterterms. Callan Symanzik equation. Renormalization group. Evolution of coupling constants. Effective action and effective potential. Non-abelian field theories, Yang-Mills lagrangian. Quantization of non-abelian gauge theories. Faddeev-Popov Lagrangian and ghosts. Asymptotic freedom. Adler-Bell-Jackiw anomaly. Quantum version of the Weinberg-Salam theory of weak interactions. Chiral lagrangian for QCD. Non-perturbative methods. Unified theories.
GENERAL RELATIVITY (92022)
Lorentz transformations, Principle of equivalence, manifolds, tensors, covariant differentiation, geodesics, Riemann and Ricci tensors, Einstein equation sand Lagrangian formulation. Classical solutions, Black Holes and Cosmology
MEDICAL APPLICATIONS OF IONIZING RADIATIONS (92023)
Radiation Physics, interaction or ionizing radiations with matter, X-ray production. Radiobiology, dosimetry and radiation protection, portable instruments. Diagnostic radiology, image formation, X-ray machines, diagnostic techniques based on X-rays. Computed Tomography, image reconstruction, image quality. Radiopharmaceuticals production and management. Single Photon Emitted Tomography and Positron Emitted Tomography, SPECT and PET scanners. Radiation therapy with photon and particle beams. Medical applications of accelerators. Brachytherapy. Medical applications of Nuclear Magnetic Resonance.
COMPUTATIONAL AND STATISTICAL METHODS IN PHYSICS (92024)
Probability theory. Discrete and continuous distributions. Parameter estimate. Confidence intervals. Errors. Hypothesis testing. Fit and regression. Decision theory. Random numbers and Monte Carlo methods. Unfolding.