Modern Topics in Condensed Matter Physics

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Modern Topics in Condensed Matter Physics

Ce cours fait partie de Spécialisation "The Physics of Emergence: Introduction to Condensed Matter"

Instructeur : Rahul Nandkishore

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Ce que vous apprendrez

Explain superconductivity.
Discuss fractionalization and particle statistics.
Define topological phases
Identify non-equilibrium phases.

Compétences que vous acquerrez

Catégorie : Physical Science
Catégorie : Advanced Mathematics
Catégorie : Physics
Catégorie : Mathematical Modeling
Catégorie : Materials science

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This course will begin by discussing superconductivity - a central example of a macroscopic phenomenon. It will then proceed to discuss various modern topics in quantum condensed matter physics, including fractionalization, anyon statistics, topology, and non-equilibrium phases. The course aims to provide learners with an appreciation for some modern topics in condensed matter physics.

In this module we introduce superconductivity and a phenomenological (non-microscopic) theory to describe it.

Inclus

10 vidéos2 lectures2 devoirs1 évaluation par les pairs3 sujets de discussion

10 vidéosTotal 81 minutes

Introduction6 minutes
Background - Electricity and Magnetism9 minutes
Superconductors8 minutes
Type I vs Type II9 minutes
Mean Field Theory12 minutes
Ginzburg-Landau Theory10 minutes
Supplemental: From Ginzburg Landau Theory to Meissner Effect7 minutes
Type I vs Type II Understood7 minutes
Josephson Effects8 minutes
Module 1 Conclusion6 minutes

2 lecturesTotal 4 minutes

Course Updates and Accessibility Support1 minute
Supplemental Content in the Course3 minutes

2 devoirsTotal 30 minutes

Graded Quiz: Module 120 minutes
Practice Quiz: Module 110 minutes

1 évaluation par les pairsTotal 30 minutes

Superconductivity: Phenomenology and Ginzburg Landau Theory30 minutes

3 sujets de discussionTotal 30 minutes

Superconductors10 minutes
Ginzburg-Landau Theory Discussion10 minutes
Josephson Effects Discussion10 minutes

In this module we introduce a highly microscopic theory of superconductivity known as the BCS theory. We identify a curious consequence of this theory - the phenomenon of spin-charge separation, which is a special case of fractionalization.

Inclus

9 vidéos2 devoirs2 évaluations par les pairs3 sujets de discussion

9 vidéosTotal 67 minutes

Electrons and Phonons9 minutes
Cooper's Problem11 minutes
Pairing Instability5 minutes
Background Notation9 minutes
The BCS Wavefunction8 minutes
BCS Implications5 minutes
Spin Charge Separation7 minutes
Fractionalization7 minutes
Module 2 Review5 minutes

2 devoirsTotal 30 minutes

Graded Quiz: Module 220 minutes
Practice Quiz: Module 210 minutes

2 évaluations par les pairsTotal 40 minutes

Pairing Instability of the Metal20 minutes
The BCS Theory20 minutes

3 sujets de discussionTotal 30 minutes

Building Blocks Discussion10 minutes
What Might Solution Look Like?10 minutes
Discussion on Spin Charge Separation10 minutes

This module introduces the concept of topology, which plays a central role in modern condensed matter physics.

Inclus

9 vidéos2 devoirs2 évaluations par les pairs4 sujets de discussion

9 vidéosTotal 67 minutes

Topological Defect Examples8 minutes
Homotopy11 minutes
Topological Defects Conclusion7 minutes
Quantum Hall Effect6 minutes
Topological Insulators8 minutes
SPT Phases4 minutes
Identical Particles and Exchange6 minutes
Bosons, Fermions... and Anyons8 minutes
Non-Abelian Anyons9 minutes

2 devoirsTotal 30 minutes

Graded Quiz: Module 320 minutes
Practice Quiz: Module 310 minutes

2 évaluations par les pairsTotal 40 minutes

Homotopy Theory20 minutes
Anyons20 minutes

4 sujets de discussionTotal 40 minutes

Topological Defects Discussion10 minutes
Quantum Hall Discussion10 minutes
Topological Insulators Discussion10 minutes
Identical Particles Discussion10 minutes

This module introduces non-equilibrium quantum matter, a central topic in modern condensed matter physics.

Inclus

9 vidéos3 devoirs2 évaluations par les pairs3 sujets de discussion

9 vidéosTotal 72 minutes

Ergodicity and Its Breaking8 minutes
Quantum Thermalization10 minutes
Ergodicity and Conservation Laws6 minutes
Localization9 minutes
Emergent Intergrability6 minutes
Interplay of Conservation Laws11 minutes
Non-Equilibrium Phases10 minutes
Module 4 Conclusion7 minutes
Specialization Conclusion6 minutes

3 devoirsTotal 60 minutes

Graded Quiz: Module 420 minutes
Course 3 Review: Summative Exam30 minutes
Practice Quiz: Non-Equilibrium Module10 minutes

2 évaluations par les pairsTotal 40 minutes

Ergodicity and Quantum Thermalization20 minutes
Non-Equilibrium Phases of Matter20 minutes

3 sujets de discussionTotal 30 minutes

Ergodicity Discussion10 minutes
Localization Discussion10 minutes
Emergent Intergrability Discussion10 minutes

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Instructeur

Rahul Nandkishore

University of Colorado Boulder

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