DISCIPLINAS DE PÓS-GRADUAÇÃO – 2022.2

Data / Hora
Date(s) - 28/06/2022 - 30/12/2022
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DEPARTAMENTO DE FÍSICA – PUC-Rio

DISCIPLINAS DE PÓS-GRADUAÇÃO – 2022-2

(*) disciplina compartilhada com FIS 1221 – Mecânica Quântica I (da Graduação)

FIS 2102 – TÓPICOS ESPECIAIS DE FÍSICA TEÓRICA
Astrofísica II
In Astrophysics II we will continue the study of stellar evolutions and astrophysical processes. Using various subjects already investigated in detail in Astrophysics I, we thoroughly study the physics of astrophysical objects.
Topics:
1- Stellar spectra (Spectral lines, HR diagram, stellar atmosphere); 2- Stellar structure (Hydrostatic equilibrium, nucleosynthesis, energy generation and transport, thermodynamics of stars); 3- Stellar evolution (pre-main sequence, main-sequence, low and high mass stars); 4- Supernovae (mainly formation and evolution type II SNe); 5- White Dwarfs, neutron stars and Black holes
6- Brief study of pulsars, binary stars and accretion; 7- More detailed study of Sun; 8- Solar neutrinos (propagation, MSW, detection); 9- Interstellar medium (Dust and gas, protostars); 10- Galaxies (morphology, classification, structure, dynamics); 11- Active Galactic Nuclei (Quasars, unified model); 12- Basic cosmology (Friedmann model, thermal history of universe, decoupling, BBN); 13- Brief overview of structure formation (growth of inhomogeneities, density perturbation); 14- Cosmic Microwave Background (anisotropies, spectral distortions); 15- Baryon Asymmetry (Sakharov conditions, Baryogenesis, Leptogenesis); 16- Cosmic rays (Galactic and extra-galactic, propagation and diffusion, possible sources, observation, ultra-high-energy CR, GZK); 17- Atmospheric neutrinos (production, oscillation, detection); 18- Dark Matter (theory and searches); 19- Inflation.

Bibliography: no single textbook will be followed during the course since any topics required its own appropriate reference(s), which can be part of a textbook or a review paper. However, the following books contain most of the material:
1- Theoretical astrophysics, Volumes I, II and III, T. Padmanabhan, Cambridge University Press; 2- An Introduction to Modern Astrophysics, Bradley W. Carrol and Dale A. Ostlie, Cambridge University Press, 2nd edition; 3- High Energy Astrophysics, Malcolm S. Longair, Cambridge University Press, 3rd edition; 4- Fundamentals of Neutrino Physics and Astrophysics, C. Giunti and C. W. Kim, Oxford University Press.

FIS 2111 – TÓPICOS ESPECIAIS DE FÍSICA TEÓRICA
Dinâmica Não Linear e Caos
Sistemas não lineares em 1 e 2 dimensões. Análise estabilidade linear. Bifurcações. Ciclos limite. Resolução numérica de equações diferenciais. Sistemas dinâmicos tridimensionais e caos. Expoentes de Lyapunov. Seção de Poincaré e mapas discretos. Mapa logístico. Rotas para o caos. Aplicações a sistemas mecânicos, elétricos, biológicos, etc…

Bibliografia:
– S.H. Strogatz, Nonlinear dynamics and chaos;- Hirsh, Smale, Devaney, Diff. eq., dynamical systems and an introduction to chaos.

FIS 2572 – TÓPICOS AVANÇADOS DE FÍSICA APLICADA
Caracterização de Materiais utilizando Espectroscopia de Elétrons
Com o estado sólido cada vez mais avançando para materiais de baixa dimensionalidade, se torna indispensável técnicas que permitam acessar poucas ou apenas uma única camada para a caracterização dos materiais. Neste curso abordaremos os princípios e o tratamento de dados de algumas técnicas de espectroscopia de elétrons, tais como: XPS, espectroscopia Auger, STS, EELS, NEXAFS para a caracterização de materiais.
Para cada uma destas técnicas, esperamos que ao final os participantes do curso entendam os princípios das técnicas, conheçam os equipamentos utilizados, as aplicações para o estado sólido, e compreendam as limitações das técnicas.

No curso serão apresentados os tópicos:
– Requisitos para realização de experimentos de espectroscopia de elétrons (vácuo, fontes de excitação, detecção); – apresentação e princípio das técnicas de XPS, AUGER, UPS, ARPES, STS, EELS, NEXAFS. – equipamentos utilizados e particularidades de cada técnica; – aplicações no estado sólido; – tratamento de dados; – limitações das técnicas.

FIS 2574 – TÓPICOS AVANÇADOS DE FÍSICA APLICADA
Levitação Óptica
MOTIVAÇÃO: A luz carrega energia, momento linear e angular. Desta forma, podemos utilizar feixes de luz para promover forças e torques sobre nano- e micro-objetos, possibilitando um controle excepcional sobre graus de liberdade mecânicos de tais objetos, e suas interações com o campo eletromagnético. Tais técnicas – muitas vezes baseadas nas estabelecidas áreas de física atômica e óptica quântica – constituem uma fronteira tanto na área experimental quanto teórica, com relevância para física fundamental e aplicada, possibilitando por exemplo medições de pequenas forças com precisões sem precedentes e a geração de estados quânticos híbridos de luz e matéria.
OBJETIVOS: Neste curso, estudaremos em grande detalhe experimentos e a teoria por trás de objetos nano- e microscópicos levitados, bem como suas aplicações tecnológicas e implicações gerais para a física. Da detecção de ondas gravitacionais à protocolos de informação quântica e testes fundamentais de mecânica quântica em novas escalas, veremos como tais técnicas se encaixam em um contexto geral da física moderna.
EMENTA: Pinças ópticas em vácuo. Forças e torques ópticos. Aproximação de dipolo. A Hamiltoniana optomecânica dispersiva. A Hamiltoniana de espalhamento coerente. Medições de pequenas forças e torques. Cavidades ópticas. Luz quântica. Termodinâmica estocástica de objetos levitados. Metrologia quântica.