D1 - Conoscenza e capacità di comprensione

Conoscere la fenomenologia di liquidi, liquidi sottoraffreddati, vetri strutturali e vetri di spin, e i principali concetti e modelli teorici necessari alla loro modellizzazione.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Identificare i modelli teorici adatti alla descrizione di un sistema fisico disordinato, riprodurre le predizioni analitiche di modelli teorici semplici confrontandole criticamente con la fenomenologia del sistema d'interesse, descrivere e analizzare le predizioni di teorie complesse.

D3 - Autonomia di giudizio

Identificare i limiti e le approssimazioni dei modelli teorici descritti nel corso.

D4 - Abilità comunicative

Descrivere le tematiche affrontate nel corso con proprietà di linguaggio.

D5 - Capacità di apprendimento

Approfondire in modo autonomo gli argomenti trattati nel corso tramite la consultazione di articoli di ricerca e/o l'esecuzione di notebooks computazionali, anche con riferimento a problemi aperti riguardanti la fisica dei sistemi vetrosi e della materia soffice.

Termodinamica, fisica statistica

L'obiettivo del corso è di presentare agli studenti la fenomenologia e la descrizione teorica dei sistemi disordinati. Particolare risalto sarà dato alle proprietà fisiche di liquidi, vetri strutturali e vetri di spin. L'insegnamento fornirà allo studente i concetti e gli strumenti analitici necessari alla modellizzazione di tali sistemi, e introdurrà alcuni dei problemi aperti riguardanti la fisica dei sistemi disordinati. Alcuni aspetti verranno approfonditi con metodi computazionali. - Introduzione: tipologie di disordine, ordine e rottura di simmetria, ordine a corto, medio, quasi-lungo e lungo raggio, ordine e dimensionalità, materia condensata dura e soffice, moduli elastici, viscosità, viscoelasticità - Dinamica browniana: esempi fisici, equazione di Langevin, relazione di fluttuazione-dissipazione, limite sovra-amortito, equazione di Smoluchowski, attivazione termica - Liquidi: trasporto macroscopico, funzioni di correlazione statiche e dinamiche, risposta lineare statica e dinamica, teorema di fluttuazione-dissipazione, funzioni di risposta, relazioni di Green-Kubo, funzioni di correlazione dinamiche della densità, regime libero, limite idrodinamico, approssimazione gaussiana, funzioni di memoria - Liquidi sottoraffreddati e vetri: fluidi metastabili e instabili, teoria classica della nucleazione, decomposizione spinodale, transizione liquido-vetro: scale di tempo, diagramma tempo-temperatura-trasformazione, classificazione di Angell dei liquidi sottoraffreddati, entropia configurazionale e paradosso di Kauzmann, energy landscape, modello di Adam-Gibbs, teoria mode-coupling, modelli per la struttura dei vetri - Vetri di spin: fenomenologia dei vetri di spin e modelli teorici, parametro d'ordine di Edwards-Anderson, metodo delle repliche, teoria di campo medio per il modello di Sherrington-Kirkpatrick, replica symmetry breaking, modelli p-spin e connessione con la teoria mode-coupling, teoria random first-order transition

- "Basic concepts for simple and complex liquids", Jean-Louis Barrat, Jean-Pierre Hansen

- "Theory of simple liquids", Jean-Pierre Hansen, Ian R. Mc Donald

- "Glassy materials and disordered solids: an introduction to their statistical mechanics", Kurt Binder, Walter Kob

- "Physics of Liquid Matter", Paola Gallo, Mauro Rovere

- Introduzione: tipologie di disordine, ordine e rottura di simmetria, ordine a corto, medio, quasi-lungo e lungo raggio, ordine e dimensionalità, materia condensata dura e soffice, moduli elastici, viscosità, viscoelasticità - Dinamica browniana: esempi fisici, equazione di Langevin, relazione di fluttuazione-dissipazione, limite sovra-amortito, equazione di Smoluchowski, attivazione termica - Liquidi: trasporto macroscopico, funzioni di correlazione statiche e dinamiche, risposta lineare statica e dinamica, teorema di fluttuazione-dissipazione, funzioni di risposta, relazioni di Green-Kubo, funzioni di correlazione dinamiche della densità, regime libero, limite idrodinamico, approssimazione gaussiana, funzioni di memoria - Liquidi sottoraffreddati e vetri: fluidi metastabili e instabili, teoria classica della nucleazione, decomposizione spinodale, transizione liquido-vetro: scale di tempo, diagramma tempo-temperatura-trasformazione, classificazione di Angell dei liquidi sottoraffreddati, entropia configurazionale e paradosso di Kauzmann, energy landscape, modello di Adam-Gibbs, teoria mode-coupling, modelli per la struttura dei vetri - Vetri di spin: fenomenologia dei vetri di spin e modelli teorici, parametro d'ordine di Edwards-Anderson, metodo delle repliche, teoria di campo medio per il modello di Sherrington-Kirkpatrick, replica symmetry breaking, modelli p-spin e connessione con la teoria mode-coupling, teoria random first-order transition.

Lezioni frontali. Alcuni aspetti del corso verranno approfonditi con un approccio computazionale, tramite jupyter notebooks. Verrà inoltre proposta la lettura di articoli di ricerca su tematiche inerenti ai contenuti del corso, da svolgere autonomamente dagli studenti.

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Esame orale (voto massimo 30 e lode). Una domanda porterà su un esercizio o un jupyter notebook scelto dallo studente tra quelli proposti dal docente. Un’ulteriore domanda sul resto del programma sarà a scelta del docente. Per superare l'esame lo studente dovrà dimostrare: (i) di aver acquisito i concetti fisici e gli strumenti teorici presentati nel corso; (ii) di saper illustrare con chiarezza e proprietà di linguaggio la l´applicazione di tali strumenti alla modellizzazione di un sistema fisico disordinato; (iii) di saper stabilire connessioni tra gli argomenti presentati nel corso. Gli obiettivi identificati qui sopra contribuiranno in parti uguali al voto finale. Le prove d’esame possono svolgersi in lingua italiana o inglese, a scelta dello studente.