PMP274: Simetrije u fizici (251500)

 6 
ECTS
30 P + 30 A
5% primjene e-učenja
Odjel za fiziku (Sceduly)
Nositelji: Ilja Doršner, Toni Šćulac
Suradnici:
Ciljevi predmeta
Cilj predmeta je da se studenti upoznaju s metodama teorije grupa u primjeni na opis
i proučavanje simetrija fizikalnih sistema.
Uvjeti (kompetencije) za upis predmeta
Nema
Očekivani ishodi učenja
Nakon usvajanja gradiva od studenta se očekuje da zna:
- definirati temeljne pojmove teorije grupa;
- navesti najvažnije konačne i kontinuirane grupe;
- primijeniti alate teorije grupa na razlaganje reducibilnih reprezentacija konačnih
grupa;
- opisati postupak traženja direktnog produkta reprezentacija Liejeve grupe;
- objasniti vezu između grupa permutacije i reprezentacija unitarnih grupa;
- opisati Lorentzovu grupu i njene reprezentacije
Sadržaj predmeta
1. Simetrija fizikalnih sistema, zakoni održanja, klasifikacija stanja. Osnovi teorije
grupa. Aksiomi grupe, generatori i definirajuće relacije, Cayleyeve tablice,
podgrupe, Lagrangeov teorem.
2. Normalna podgrupa, faktor-grupa. Relacije ekvivalencije, klase konjugiranih
elemenata. Reprezentacije grupe. Dihedralna grupa.
3. Morfizmi grupa. Direktna suma i direktni produkt grupa, poludirektni produkt
grupa. Operatori projekcije. Schurova lema. Operacije s reprezentacijama.
4. Karakter reprezentacije. Reprezentacije direktnog produkta grupa. Grupa
permutacija - ciklusi, transpozicije, klase konjugiranih elemenata. Reprezentacije
grupe permutacija.
5. Simetrizatori i antisimetrizatori, grupna algebra grupa permutacija.
Kvantnomehaničke primjene: n-elektronski sistem i Sn. Izgradnja antisimetričnih
valnih funkcija iz prostornih i spinskih valnih funkcija.
6. Youngove sheme.
7. Neprekidne grupe i njihove reprezentacije. Liejeve grupe, neprekidnost i
analitičnost strukturnih funkcija.
8. Primjeri Liejevih grupa važnih za fiziku. Osobine i primjeri Liejevih algebri - SO(n),
SU(n).
9. Reprezentacije Liejeve grupe i njene Liejeve algebre, strukturne konstante.
Ireducibilne reprezentacije Liejeve algebre grupe rotacija. Kanonska baza.
Casimirov operator.
10. Direktni produkt reprezentacija Liejeve grupe - operatori, matrice, generatori
reprezentacije. Razlaganje direktnog produkta na ireducibilne reprezentacije za
SU(2). Clebsch-Gordanovi koeficijenti.
11. Težinski dijagrami. (Izborna pravila. Ireducibilni tenzorski operatori, WignerEckartov teorem.) Unitarne grupe u fizici čestica. Izospin, grupa SU(2).
Hipernaboj, SU(3).
12. Reprezentacije unitarnih grupa, veza sa grupom permutacija, Youngovi tabloi.
13. Lorentzova grupa i njene reprezentacije. Homogene i nehomogene Lorentzove
transformacije. Svojstva i ireducibilne reprezentacije Lorentzove i Poincaréove
grupe, veza sa klasičnim i kvantnim poljima.
Vrste izvođenja nastave
- Predavanja
- Vježbe
- Samostalni zadaci
Obveze studenata
Pohađati barem 70% predavanja i 70% vježbi.
Praćenje rada studenata (ECTS)
- Pohađanje nastave (2)
- Kolokviji (0.2)
- Usmeni ispit (1)
- Pismeni ispit (0.1)
- Independent work (2.7)
Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata
Dva kolokvija.
Završni ispiti.
Obvezna literatura
H. F. Jones, Groups, Representations and Physics, 2 nd edition, IOP Publishing, 1998
J. F. Cornwell, Group Theory in Physics, An Introduction, Academic Press, 1997
Izborna literatura
W. Greiner, B. Müller, Quantum Mechanics - Symmetries, Second Edition,
Springer Verlag, 1994
M. Hamermesh, Group Theory and Its Application to Physical Problems, Dover,
1989
Načini praćenja kvalitete
Statistika ispitnih rezultata i studentsko evaluiranje putem anonimne ankete na kraju
izvedbe predmeta. Anketa se provodi prema pravilniku Sveučilišta u Splitu.
Izvedba
Sveučilišni diplomski studij
 •  Fizika; smjer: Astrofizika i fizika elementarnih čestica (obvezni 1. sem.)
 •  Fizika; smjer: Računarska fizika (izborni 1. sem.)
 
Napomene:
Vrste nastave (tip): (P) Predavanja; (S) Seminari; (A) Auditorne vježbe; (PK) Vježbe u praktikumu; (L) Laboratorijske vježbe; (M) Metodičke vježbe; (TJ) Vježbe tjelesnog odgoja; (T) Terenske vježbe.
Prije početka nastave moguće su rošade izvođača nastave u svrhu optimizacije opterećenja. Prikazana je testna verzija automatskog generiranja informacija.