I СЕМЕСТР

Теория фазовых переходов в конденсированных средах

(24 часа: 12 часов – лекции, 12 часов – лаб. работы; зачет с оценкой)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению метода среднего поля и его обобщениям, теории Гинзбурга-Ландау фазовых переходов второго рода, метода ренорм-группы. Рассматриваются приложения метода среднего поля к описанию магнитного фазового перехода, точные решения одномерной и двумерной моделей Изинга, выводятся соотношения между критическими показателями, приложения метода реном-группы к модели Изинга, ренорм-групповой анализ в пространстве 4-e.

Нелинейные системы и фракталы

 (24 часа: 12 часов – лекции, 12 часов – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Рассматриваются основные свойства нелинейных систем. Разбираются как качественные, так и модельные задачи, имеющие фундаментальное значение: описание динамических систем в фазовом пространстве, бифуркации, понятие о теореме КАМ, линейные и нелинейные осцилляторы с трением, задача Эно-Эйлеса, отображение Пуанкаре, модель Лоренца, показатели Ляпунова и свойства аттракторов, точечные отображения, универсальность Фейгенбаума.

Разбираются фракталы и их типы, L-системы, способы их построения (turtle-графика), странные аттракторы нелинейных динамических систем.

Хемоинформатика

(24 часа: 12 часов - лекции, 12 часов – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению способов представления химических объектов, описанию наиболее широко используемые дескрипторов; приводятся основные принципы работы химических баз данных; подробно излагаются основные этапы дизайна библиотек; рассматриваются основные этапы построения моделей «структура-свойство». Особое внимание уделяются наиболее продуктивным стратегиям в моделировании и виртуальном скрининге

Физика полимеров

(24 часа: 12 часов - лекции, 12 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется вводным вопросам статистической физики макромолекул.  Подробно обсуждаются основные концепции физики полимеров:  свободно-сочлененная полимерная цепь, сегмент Куни, радиус Флори, радиус инерции и гидродинамический радиус, коэффициент набухания полимерной цепи, самопересечения полимерной цепи, конфигурационная энтропия, полимерная глобула.  Рассматриваются метод функций Майера, статистическая сумма полимерной цепи во внешнем сжимающем поле, уравнение Лифшица для глобулы.

Информационные технологии в физике

(54 часа: 18 часов - лекции, 36 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основ облачных технологий, технологий Блокчейн и Хэшграф, технологий добычи данных (Data Mining) и технологии машинного обучения (Machine Learning). Детально рассматриваются методы сокращения размерности в данных и методы кластеризации (метод главных компонент, метод k-средних), методы оптимизации и методы статистического анализа данных (регрессионный анализ, корреляционный анализ дискриминантый анализ и др.). Излагаются основы эволюционного моделирования и искусственных нейронных сетей.

Физические основы создания наноструктур

(24 часа: 12 часов - лекции, 12 часов – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению методам создания различных нано- и гетероструктур, подробно рассматриваются основы сверхпроводимости и ферромагнетизма. Отдельно внимание посвящено антагонизму сверхпроводимости и ферромагнетизма, а также основам эффектам близости сверхпроводник/ферромагнетик. Подробно представлены различные модели сверхпроводящих спиновых клапанов (вентилей).

Дополнительные главы квантовой теории

(36 часов: 18 часов - лекции, 18 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

В рамках курса излагаются следующие специальные вопросы квантовой теории: квантование энергии электромагнитного поля в вакууме, спонтанное излучение, естественная ширина линии спектра атома, уравнение Дирака для свободной частиц, релятивистская частица со спином-1/2 в постоянном электрическом и магнитном полях, собственный магнитный момент электрона, релятивистские поправки к уровням энергии атома водорода, постоянная тонкой структуры, многочастичные методы расчета стационарных состояний, вариационный метод в квантовой теории, метод Хартри-Фока, метод функционала плотности, вариационный принцип Хоэнберга-Кона, Local Density Approximation (LDA), Generalized Gradient Approach (GGA).

II СЕМЕСТР

Физика неравновесных процессов

(24 часа: 12 часов – лекции, 12 часов – практические занятия;  экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основ метода неравновесного статистического оператора Зубарева и формализма проекционных операторов Мори-Цванцига.   Рассмотрены приложения метода неравновесного статистического оператора к ядерной спин-решеточной релаксации, кинетики изинговских магнетиков, построение кинетических уравнений,  расчет электропроводности и магнитной восприимчивости в рамках метода Мори-Цванцига.

Современные проблемы физики конденсированного состояния

(24 часа: 12 часов - лекции, 12 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Излагаются методы вывода операторов энергии взаимодействия спиновых и орбитальных моментов в конденсированных средах. Рассматриваются кристаллическое поле, эффект Яна и Теллера, обменные взаимодействия, взаимодействие через поле фононов. Разбираются микроскопические механизмы сверх-проводимости, модели перехода металл-диэлектрик. Рассматриваются приложения к мультиферроикам и магнитоэлектрикам.  


Коллективные возбуждения в твердых телах

(24 часа: 12 часов - лекции, 12 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Целью освоения дисциплины "Коллективные возбуждения в твердых телах" является изучение концепции и методов описания коллективных возбуждений сильно взаимодействующих частиц в конденсированных средах и их применения для описания явлений сверхтекучести, сверхпроводимости и магнетизма

Квантовые вычисления

(24 часа: 12 часов - лекции, 12 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основных понятий квантовой теории информации, квантовых вычислений и связи, обзору экспериментальных разработок, реализующих квантовые вычисления.  

Вычислительные методы и моделирование физических процессов

(54 часа: 36 часов - лекции, 18 часов – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению численных методов анализа сложных систем,  методов компьютерного моделирования физических процессов (метод Монте-Карло, имитационное моделирование, молекулярная динамика), основ метода структурного и кластерного анализа, методов статистической обработки данных моделирования, методов оптимизации, методов визуализации результатов молекулярно-динамических расчетов.   

III СЕМЕСТР

Диффузия в неупорядоченных средах

(48 часов: 24 часа – лекции, 24 часа – практические занятия; зачет с оценкой)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основ теории случайных блужданий на регулярных и нерегулярных решетках, фракталах, перколяционных кластерах. Рассматриваются методы Ланжевена, Фоккера-Планка, случайных блужданий с непрерывным временем, случайных ловушек, случайных барьеров и их приложения. Излагаются основы теории проводимости и диэлектрической релаксации в неупорядоченных средах.

Теория сильнокоррелированных систем

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется рассмотрению модели Хаббарда, T-J модели, двумерного гейзенберговского магнетика, фрустрированного двумерного антиферромагнетика, метода функционального интегрирования.  Подробно разбираются решения модели Хаббарда в приближении среднего поля, нелинейной сигма модели. Рассматриваются ренорм-групповой анализ для двумерного гейзенберговского магнетика, топологические возбуждения в двумерном гейзенберговском антиферромагнетике, спиноны и голоны,  спиновые волны. 

Экспериментальные тесты в теории гравитации

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; зачет)


Аннотация

Курс состоит из трех частей. В первой части рассмотрены классические тесты теории тяготения: отклонение луча света в гравитационном поле островных источников, гравитационное красное смещение, смещение перигелия Меркурия, запаздывание радарного эха, прецессия гироскопа на орбите Земли. Во второй части обсуждается теория гравитационных линз и её приложения к анализу распределения космической темной материи. Третья часть посвящена проблеме детектирования гравитационного излучения.

Гравитационные волны

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Курс состоит из трех модулей. В первом из них слушатель знакомится с теоретическим описанием гравитационных волн, основанном на получении и классификации точных решений уравнений теории гравитации. Во втором представлен каталог источников гравитационного излучения, проанализированы амплитудно- частотные характеристики гравитационных волн от источников астрофизического происхождения. В третьем модуле рассмотрена теория воздействия гравитационного излучения на пробные частицы, электродинамические системы и непрерывные среды, как основа для создания детекторов гравитационного излучения.


Квантовые низкоразмерные структуры

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основ теории одномерных и двумерных структур. Рассматриваются зонные структуры, гамильтониан в теории сильной связи, гамильтониан модели Хаббарда, функции Грина и проблема примеси, магнетизм квантовых низкоразмерных структур.

Черные дыры и кротовые норы

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Курс посвящен изложению математических и физических основ физики компактных релятивистских астрофизических объектов с сильными гравитационными полями: черных дыр и кротовых нор. В курсе рассматриваются следующие вопросы: Гравитационное поле тяготеющих тел.  Статическое сферически симметричное гравитационное поле. Решение Шварцшильда. Геодезические в пространстве Шварцшильда. Глобальная структура пространства-времени Шварцшильда. Метрики Леметра и Крускала. Горизонт событий. Диаграммы Картера-Пенроуза. Вращающиеся черные дыры. Метрика Керра. Заряженные черные дыры. Метрика Райснера-Нордстрема. Теорема об отсутствии "волос". Гравитационный коллапс звезд. Формирование белых карликов, нейтронных звезд, черных дыр. Черные дыры звездных масс. Слияние черных дыр. Сверхмассивные черные дыры в галактиках. Активные ядра галактик. Аккреция вещества на черные дыры. Методы наблюдения черных дыр.

Теоретические основы спинтроники

(54 часа: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия, 18 часов – лабораторные работы; экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основ теории спин-зависящего электронного транспорта. Рассматривается теория таких явлений как гигантское магнитосопротивление (ГМС, giant magnetoresistance (GMR)), туннельное магнитосопротивление (ТМС, tunneling magnetoresistance(TMR)) и перенос спинового момента (спин-торк, spin transfer torque (STT)).


Экспериментальные методы физики конденсированных сред и основы спинтроники

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется основам физического эксперимента. Рассмотрены различные основы вакуумной и криогенной техники. Описаны методы по системе сбора и обработки информации при автоматизации эксперимента. Отдельно представлены основы низкотемпературных измерений, а именно магнитных и транспортных свойств.

Теория оптических спектров

(36 часов: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия; зачет)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению  операторной техники в теории оптических спектров атомов, теоретико-группового анализа вероятностей оптических переходов, методов описания электронно-колебательных оптических спектров.  Рассматриваются неприводимые представления и тензорные операторы группы вращений, взаимодействие атома с электромагнитной волной и разложение запаздывающего потенциала, электрон-фононное взаимодействие, методы вычисления производящей функции оптического перехода в электрон-колебательной системе.

Физика некристаллических сред

(54 часа: 18 часов – лекции, 18 часов – практические занятия, 18 часов – лабораторные работы; экзамен)

Аннотация

Основное внимание в курсе уделяется изложению основ физики простых и сложных жидкостей, аморфных твердых тел, сверхкритических флюидов.  Обсуждаются структура и термодинамика жидкостей, релаксационные и транспортные явления в жидкостях, коллективные возбуждения и динамическая неоднородность в жидкостях, структурная релаксация в переохлажденных жидкостях, динамика и релаксация в стеклах, свойства сверхкритического флюида, одночастичная и коллективная динамика сверхкритических флюидов.


Современная теория гравитации

(54 часа: 28 часа – лекции, 26 часа – практические занятия; экзамен)

Аннотация

В курсе излагаются основы современного общепринятого подхода к описанию гравитационного взаимодействия. Курс состоит из четырех частей. В первой части рассматриваются основы специальной теории относительности, где физические уравнения формулируются в ковариантной форме. Во второй части изложены элементы римановой геометрии и тензорного анализа. Третья часть посвящена теории гравитации Эйнштейна. Обсуждаются уравнения Эйнштейна, их общие свойства и переход к ньютоновской гравитации. Обсуждаются решения уравнений Эйнштейна для сферически симметричных полей тяготения, в простейших космологических моделях. В четвертой части рассмотрены некоторые модификации эйнштейновской теории гравитации.


Методы квантовой теории поля в статистической физике

(54 часа: 28 часов – лекции, 26 часаов– практические занятия; экзамен)

Аннотация

Целью освоения данной дисциплины является изучение методов современной теории конденсированного состояния. Существенное внимание уделено диаграммной технике вычисления гриновских функций – основе математических методов квантовой теории поля в проблеме многих частиц.

Релятивистская теория плазмы

(48 часов: 24 часа – лекции, 24 часа – практические занятия; экзамен)

Аннотация

Курс выстроен на объединенном фундаменте релятивистской кинетической теории, релятивистской гидрогазодинамики, электродинамики сплошных сред и аксионной космической электродинамики.

Основное внимание уделено анализу дисперсионных соотношений в релятивистской изотропной и магнитоактивной плазме, описанию резонансного взаимодействия волн и частиц, затуханию Ландау и проблеме плазменного эха. Рассмотрен ряд астрофизических и космологических приложений.