Supraledning
Theory of Superconductivity

FAF025F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2019
Beslutad av: Anders Gustafsson (ftf-agu), FUN2
Datum för fastställande: 2019-09-12

Allmänna uppgifter

Avdelning: Fasta tillståndets fysik
Kurstyp: Ren forskarutbildningskurs
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Kursens mål är att lära ut de fundamentala teoretiska koncepten bakom supraledning. Studenterna ska också lära sig att använda analytiska och numeriska metoder för att undersöka enkla fenomen i supraledare baserat på London-ekvationerna, Ginzburg-Landau-teori and BCS-teori. Kursen ska även ge viss kunskap om några tillämpningar av supraledare och supraledande kretsar.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• Ha en grundläggande förståelse för fenomenologiska teorier för supraledning (London och Ginzburg-Landau) och hur man kommer fram till de centrala ekvationerna i dessa teorier baserat på termodynamiska argument.
• Känna till de viktigaste stegen i härledningen av den mikroskopiska teorin för supraledning (BCS-teori). Förstå hur dessa ekvationer ger upphov till ett supraledande gap, förklarar de fundamentala excitationerna i en supraledare och kan användas för att beskriva faskoherent transport i supraledande kretsar.
• Förstå grunderna i hur faskoherens i supraledare kan användas, till exempel i kvantbitar.
• Ha en grundläggande förståelse för några mer avancerade koncept, som till exempel högtemperatursupraledare eller topologiska supraledare.

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• Kunna använda de olika (fenomenologiska och mikroskopiska) teorierna för supraledning för att beskriva specifika egenskaper och fenomen inom supraledning.
• Demonstrera förmåga att förstå ett mer avancerat tema inom supraledning och att förmedla denna kunskap på ett pedagogiskt sätt till andra studenter.

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• Visa förmåga att söka vetenskaplig literatur och att identifiera material som är relevant för kursens projekt.
• Visa förmåga att förmedla avancerat vetenskapligt material till de andra studenterna i en föreläsning som håller god pedagogisk nivå.

Kursinnehåll

De grundläggande teoretiska beskrivningarna av den supraledande fasen och dess egenskaper. London-ekvationerna, typ I och typ II supraledare och vortex. Ginzburg-Landau-teori som en mer avancerad version of London-ekvationerna. Mikroskopisk teori för supraledare (BCS-teori), supraledande gap, fundamentala excitationer and transport i kretsar med kopplade supraledande (Josephson junctions) och med supraledare kopplade till metalliska kontakter. Vissa tillämpningar av supraledande kretsar och supraledande kvantbitar.

Kurslitteratur

Annett, James F.: Superconductivity, Superfluids and Condensates. Oxford University Press, 2004. ISBN 9780198507567.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, övningar, projekt, litteraturkurs som självstudier

Kursens examination

Examinationsformer: Inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna. För betyg godkänt ska studenten: - Närvara vid de flesta föreläsningar. - Lösa och lämna in 3 omgångar inlämningsuppgifter (kan göras i par). - Genomföra ett projekt relaterat till kursen som sedan presenteras i form av en föreläsning för de andra studenterna. Kan göras i par.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: Kursbetyg som visar att studenten kan antas ha de förkunskaper som krävs (se nedan).
Förutsatta förkunskaper: Först och främst kunskap om kvantmekanik, inklusive metoder från andra kvantisering. Dessutom ska studenten ha fullgjort minst en grundläggande kurs inom vart och ett av följande ämnen: statistisk fysik och termodynamik, elektromagnetism och fasta tillståndets fysik.
Urvalskriterier: Uppfyllda förkunskapskrav. Ingen begränsning av antal kursdeltagare.

Övrig information

Avsikten är att ge kursen vart annat år, antagligen alltid under hela höstterminen. Men kursen kommer endast att ges om det finns ett tillräckligt stort antal intresserade studenter (minst 6-7 studenter).

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga: