Физика16 лекций
Диаграммы Фейнмана в статистической физике

В курсе излагаются методы расчета термодинамических и статистических свойств систем большого числа частиц при помощи корреляционных функций и функций Грина, рассчитанных в технике вторичного квантования. 

Применение т.н. диаграммной техники служит удобным способом написания необходимых выражений для наблюдаемых с учетом поправок заранее заданных порядков ряда теории возмущения, позволяет гибко анализировать рассматриваемые явления, выделять те вклады в значения наблюдаемых из общих рядов, которые играют важную роль при рассмотрении тех или иных сторон явления. 

Сам подход диаграмм Фейнмана известен с середины XX в. и связан с именами Р. Фейнмана, Ф. Дайсона и Дж. Швингера. Этот метод нашел широчайшее применение в области КТП и ядерной физике, где стал стандартом де-факто выражения идей и выполнения вычислений. Основная идея заключается в сопоставлении сомножителям в слагаемых ряда теории возмущений пропагаторов КТП элементов диаграмм, комбинируя которые можно удобно получать новые алгебраические выражения для дальнейших вычислений. 

Явления статистической физики также возможно описывать в терминах операторов рождения-уничтожения, корреляционных функций и функций Грина, что открывает путь для развития диаграммной техники и в этой области. Подобные вычисления были проведены и показали возможность расчета интересующих тепловых и статистических свойств таких систем, как электронный газ (в т.ч. неидеальный), фононов, нуклонов. 

В курсе рассматриваются теоретические и практические аспекты описания статистической системы при помощи функций Грина с последующим применением диаграммной техники, демонстрируется решение ряда конкретных задач. Излагаемый материал и иллюстрирующие примеры отобраны с целью обучения студентов практическим способам применения диаграммной техники, что может быть полезно для студентов в рамках подготовки к проведению самостоятельных научных исследований.


2024
лекции
спецкурс
Физический факультет
Физика
спецкурс
Видеолекции
Материалы
О курсе
1:22:00Лекция 1. Введение. Предмет курса. Одночастичные состояния. Представление вторичного квантования
1:25:46Лекция 2. Одночастичные операторы в представлении вторичного квантования. Двучастичные операторы. Полевые операторы. Модель Хаббарда
1:22:52Лекция 3. Электронный газ в модели желе. Эффективный гамильтониан. Предел высокой плотности. Первый порядок и несостоятельность более высоких порядков теории возмущений
1:24:22Лекция 4. Функции Грина. Представление Гейзенберга. Квантово-механический вид распределения Гиббса. Спин-независимый гамильтониан, трансляционно-инвариантный потенциал
1:22:49Лекция 5. Теория линейного отклика. Уравнение движения для причинной функции Грина
1:19:33Лекция 6. Квантовая точка с одним уровнем. Функции Грина мнимого времени
1:24:42Лекция 7. Связь функций Грина мнимого времени с термодинамическими характеристиками и с функциями Грина вещественного времени
1:23:08Лекция 8. Системы с взаимодействием, U-оператор
1:21:02Лекция 9. Функция Грина в первом порядке теории возмущений
1:22:39Лекция 10. Правила Фейнмана и примеры их применения
1:28:05Лекция 11. Электронный газ: первый и второй порядок теории возмущений
1:20:24Лекция 12. Экранировка кулоновского взаимодействия. Функция корреляции плотности
1:29:14Лекция 13. Плазмоны. Электроны в периодическом потенциале
1:31:47Лекция 14. Электрон-фононное взаимодействие. Функция Грина свободного фонона
1:31:45Лекция 15. Собственная энергия электрона (продолжение). Сверхпроводники: Общие свойства. Эффективное электрон-электронное взаимодействие. Куперовские пары. BCS-теория
1:24:57Лекция 16. Подход функций Грина. Диаграммный подход. Определение температуры перехода