Anno Accademico 2024/2025
Docente Samuele Sanna
Crediti formativi 4
SSD FIS/01
Lingua di insegnamento Italiano
Moduli Berardo Ruffini (Modulo 2) , Marco Breschi (Modulo 3) , Samuele Sanna (Modulo 1)
Al termine del corso gli studenti/esse: a) conosceranno le proprietà principali dei materiali superconduttori, b) i modelli descrittivi della superconduttività con un approccio che approfondisce maggiormente gli aspetti fisici (primo modulo) e uno che considera maggiormente quelli matematici (secondo modulo) e c) saranno in grado di comprendere e discutere alcune nuove tecnologie quantistiche e per la transizione energetica (sensori a interferenza quantica, computer quantistici a qubit superconduttivi, realizzazione di campi magnetici intensi, mezzi a levitazione magnetica, etc) trattati nel primo e nel terzo modulo.
Si introducono le proprietà fondamentali che caratterizzano i materiali superconduttori. Si presentano i modelli teorici, il meccanismo microscopico BCS e la descrizione di dispositivi elettronici a superconduttore per sensoristica e computazione quantica, il modello fenomenologico di Ginzburg-Landau e sue implicazioni matematiche (frattali, teoria dei perimetri e del trasporto). Si presentano infine Inoltre si considerano le applicazioni industriali dei superconduttori in campo medico, scientifico, energetico e dei trasporti.
Il corso è suddiviso nei seguenti moduli:
1) proprietà microscopiche e applicazioni quanto-meccaniche della superconduttività (docente: Samuele Sanna)
Dopo aver fatto alcuni richiami storici della superconduttività e delle loro proprietà principali, il modulo presenta i concetti fondamentali che stanno alla base del meccanismo microscopico della superconduttività (modello BCS), sottolineando anche gli aspetti della ricerca attuale volti alla comprensione di uno dei fenomeni tra i più affascinanti ed ancora irrisolti della fisica. Verranno discusse le implicazioni quanto-meccaniche della superconduttività per la realizzazione di dispositivi elettronici per sensoristica (interferenza quantica) e computazione quantica (qubit superconduttivo)..
2) Il modello di Ginzburg-Landau e sue implicazioni matematiche e fisiche (docente: Berardo Ruffini)
Si introduce una congettura relativa al modello di Ginzburg-Landau: in particolari regimi, il campo magnetico sulla superficie di un superconduttore assume una struttura frattale, di dimensione 8/5. Sarà introdotto e spiegato il concetto di frattali e dimensioni non intere, spazi di sommabilità e di Sobolev, teoria dei perimetri finiti e teoria del trasporto per comprendere meglio il modello di GL. Infine, daremo una spiegazione informale della congettura-8/5.
3) Superconduttività applicata per l’energia, la scienza, la medicina e i trasporti (docente: Marco Breschi)
Il modulo illustra il ruolo dei superconduttori nella realizzazione di elettromagneti per la fusione termonucleare controllata a confinamento magnetico, per gli acceleratori di particelle e gli scanner a risonanza magnetica a scopi medicali (MRI). Si descrive inoltre l’utilizzo di questi materiali nella rete elettrica e nei trasporti, con riferimento ai treni a levitazione magnetica e agli aeromobili / navi dotati di motori superconduttivi (es. progetti Airbus, Nasa).
diapositive e altro materiale fornito dai docenti
Lezioni frontali
I corsi integrati prevedono un esame con voto in trentesimi. La prova d’esame consiste nella discussione di un approfondimento critico nella forma di una tesina o presentazione PowerPoint (almeno 3000 parole o 12 slides) che potrà essere individuale o di gruppo purché sia chiaramente identificabile il contributo del singolo, da concordare con uno dei docenti, in accordo con il docente titolare del corso. La prova d’esame si dovrà sostenere nella stessa lingua d’insegnamento del corso.
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