Nombre: FÍSICA MODERNA
Código: 504104011
Carácter: Optativa
ECTS: 6
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 4º - Segundo cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
[CG3 ]. Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
[B3 ]. Específica de formación básica: Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería
[B4 ]. Específica de formación básica: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, tecnología de materiales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería
[TR3 ]. Aprender de forma autónoma
Al finalizar el plan formativo, el estudiante debe ser capaz de:
Contextualizar los orígenes de la Mecánica Cuántica para distinguir la doble naturaleza de la luz y de las partículas.
Explicar y calcular con las ecuaciones introductorias de la mecánica cuántic como el efecto fotoeléctico, la relción de De Broglie y el principio de indeterminación.
Resolver la ecuación de Schrödinger en casos sencillos, para conocer la función de onda y hacer cálculos con la misma.
Aplicar la mecánica cuántica para calcular la estructura de bandas y densidad de estados electrónicos de sistemas simples.
Elaborar y explicar las propiedades y mecanismos de conducción de los semiconductores a partir de su estructura de bandas.
Describir las propiedades de los superconductores y a nivel cualitativo los diferentes modelos teóricos de la superconductividad.
Distinguir y enunciar las causas que motivaron el nacimiento de la teoría de la relatividad espacial y las ideas básicas de la relatividad general.
Aplicar la transformación de Lorentz a problemas del ámbito de la cinemática.
Resolver problemas de dinámica relativista y aplicar la relatividad especial a problemas sencillos del ámbito del electromagnetismo.
Aplicar los conocimientos teóricos a la realización de prácticas virtuales o de laboratorio.
Naturaleza corpuscular de la luz. Dualidad onda corpúsculo. Reflexión y transmisión de ondas electrónicas. Barreras y pozos de potencial. Efecto túnel. Física del estado sólido: teoría de bandas, semiconductores, superconductores. Relatividad especial.
Bloque I.- LA REVOLUCIÓN CUÁNTICA
1.1. Cómo estar en dos lugares a la vez: la superposición cuántica.
1.2. Cómo teletransportar: el entrelazamiento.
1.3. Cómo transmitir el doble de información: codificación cuántica superdensa.
1.4. Cómo descifrar un mensaje codificado: computación cuántica
1.5. Comunicación totalmente segura: criptografía cuántica.
1.6. Cómo medir el tiempo más corto: metrología y sensores cuánticos.
Bloque II.- LA RELATIVIDAD Y EL ESPACIO
2.1. Cómo poner un satélite en órbita: velocidad de escape.
2.2. Velocidad límite: la velocidad de la luz.
2.3. El tiempo se retrasa: la paradoja de los gemelos.
2.4. La relatividad de Einstein y los sistemas de geolocalización GPS.
2.5. Agujeros negros: la relatividad general de Einstein.
2.6. Breve introducción a la Cosmología moderna
Teleportación y computación cuánticas:
Realización de experimentos en el ordenador IBM Quantum.
El cuanto de luz
Medición de la constante de Planck.
Cámara de niebla
Dispositivo utilizado para detectar partículas de radiación ionizante como rayos cósmicos.
Espectroscopia
Construcción de un sencillo espectroscopio.
Efecto Meissner
Análisis del efecto Meissner.
Efectos relativistas
Simulación por ordenador de efectos relativistas
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
Part I.- THE QUANTUM REVOLUTION
1.1. How to be in two places at once: quantum superposition.
1.2. How to teleport: entanglement.
1.3. How to transmit twice as much information: quantum superdense coding.
1.4. How to decipher coded messages: quantum computation.
1.5. Totally safe communication: quantum cryptography.
1.6. How to measure the shortest time: quantum sensors and metrology.
Part II.- RELATIVITY AND SPACE
2.1. Putting a satellite in orbit: escape velocity.
2.2. The fastest velocity: the speed of light.
2.3. Time delays: the twins¿ paradox.
2.4. Einstein¿s relativity and GPS systems.
2.5. Black holes: general relativity.
2.6. Brief introduction to modern cosmology.
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc
Clase expositiva y resolución de dudas y cuestiones planteadas por los alumnos durante la exposición.
Se plantean ejercicios, problemas, etc y se asignan tiempos de resolución. Se corregirán transcurrido el tiempo asignado.
44
100
Clase en laboratorio: prácticas
Sesiones prácticas en el laboratorio.
12
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua)
Pruebas escritas oficiales para evaluar la adquisición de los contenidos por parte del alumno
4
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final)
Exámenes escritos para evaluar la adquisición de los contenidos por parte del alumno
0
100
Tutorías
Asistencia a tutorías para resolver dudas
2
50
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo
Resolución de ejercicios, actividades, informes etc propuestos por el profesor
Estudio personal de los contenidos de teoría.
118
0
Trabajo práctico de laboratorio
Entrega de informes sobre las prácticas de laboratorio realizadas.
20 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos, aplicados y/o prácticas de laboratorio)
Se realizarán dos exámenes con los contenidos impartidos, que incluirán parte teórica y de problemas.
30 %
Tablas de observación para evaluar el desempeño de actividades (incluidas las prácticas de laboratorio) sobre las que no se requiera documentación escrita
Se valorará la asistencia regular y la atención en clase.
15 %
Entregables de ejercicios y/o prácticas
Se realizará un seguimiento de los ejercicios, problemas y actividades que los alumnos van resolviendo en cada parte de la asignatura.
35 %
Trabajo práctico de laboratorio
Entrega de informes sobre las prácticas de laboratorio realizadas.
20 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos, aplicados y/o prácticas de laboratorio)
Se realizarán dos exámenes con los contenidos impartidos, que incluirán parte teórica y de problemas.
30 %
Tablas de observación para evaluar el desempeño de actividades (incluidas las prácticas de laboratorio) sobre las que no se requiera documentación escrita
Se valorará la asistencia regular y la atención en clase.
15 %
Entregables de ejercicios y/o prácticas
Se realizará un seguimiento de los ejercicios, problemas y actividades que los alumnos van resolviendo en cada parte de la asignatura.
35 %
Autor: Feynman, Richard P.
Título: Mecánica cuantica
Editorial: Fondo educativo interamericano
Fecha Publicación: 1971
ISBN:
Autor: Alonso, Marcelo
Título: Física- III, Fundamentos cuánticos y estadísticos
Editorial: Pearson
Fecha Publicación: 1999
ISBN: 9684443838
Autor: Resnick, Robert
Título: Introducción a la teoría especial de la relatividad
Editorial: Limusa
Fecha Publicación: 1977
ISBN:
Autor: Nielsen, Michael
Título: Quantum computation and quantum information
Editorial: Cambridge University Press
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9781107002173
Autor: Einstein, Albert
Título: Cien años de relatividad los artículos clave de Albert Einstein de 1905 y 1906
Editorial: Nivela
Fecha Publicación: 2004
ISBN: 8495599910
Autor: Le Bellac, Michel.
Título: A short introduction to quantum information and quantum computation
Editorial: Cambridge University Press,
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 0521860563
Autor: Sellés, Manuel A.
Título: Introducción a la historia de la cosmología
Editorial: Universidad Nacional de Educación a Distancia,
Fecha Publicación: 2007
ISBN: 9788436254969
-Curso de Javier Cerrillo sobre computación cuántica en la Technische Universität Berlin https://www.itp.tu-berlin.de/menue/lehre/lv/ss_2016/wahllehrveranstaltungen/physics_of_quantum_computation/
-Experimentos interactivos http://seneca.fis.ucm.es/expint/
-Prácticas virtuales de física cuántica, http://media.pearsoncmg.com/bc/aw_young_physics_11/pt2a/Media/QuantumMechanics/2002PartInBox/Main.html
-Curso Interactivo de Física en Internet. Mecánica Cuántica [Angel Franco García, Universidad del País Vasco] http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/FisicaModerna.htm
-Curso de Física Cuántica de la Universidad Extremadura http://www.eweb.unex.es/eweb/fisteor/andres/fisica_cuantica/fisica_cuantica.html
-ActivPhysics OnLine