Przejdź do głównej treści

Alternatywne teorie grawitacji

Alternatywne teorie grawitacji

Ogólna teoria względności Einsteina opisuje, jak działa grawitacja. Teoria ta została potwierdzona wieloma eksperymentami i obserwacjami i ma głęboki sens geometryczny. Jednak cały czas staramy się znaleźć modyfikacje i lepsze wersje tej teorii, które nie tylko lepiej pasują do obrazu innych podstawowych oddziaływań, ale także wyjaśniają niektóre dane eksperymentalne, takie jak ciemna materia i ciemna energia. W tym wykładzie dokonamy przeglądu niektórych teorii, które zaproponowano jako zamiennik (lub rozszerzenie) ogólnej teorii względności i omówimy ich znaczenie teoretyczne, a także ich dopasowanie do danych obserwacyjnych i doświadczalnych.

Prowadzący: prof. dr hab. Andrzej Sitarz
Kod USOS: WFAIS.IF-Y500.0
Punkty ECTS: 2
Strona: http://th-www.if.uj.edu.pl/~sitarz/Lecture-AG/
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021

Czarne dziury (Black holes)

W roku 1916 Karl Schwarzschild znalazł rozwiązanie równań teorii grawitacji Einsteina, które znane jest dzisiaj pod nazwą czarnej dziury Schwarzschilda. Przez wiele lat uważano, że rozwiązania tego typu są wyłącznie matematyczną ciekawostką --- artefaktem matematycznej struktury teorii. Obecnie wiemy, że są to rzeczywiste obiekty astrofizyczne (mapa radiowa powyżej przedstawia czarną dziurę w centrum galaktyki M87). Zderzenia czarnych dziur wytwarzają fale grawitacyjne, które umożliwiają nam podglądanie wszechświata w całkiem nowy sposób.

Treść wykładu dotyczy czarnej dziury Schwarzschilda i jej rozszerzeń analitycznych, czarnej dziury Kerra, procesu Penrosa oraz fal grawitacyjnych. Zakłada się znajomość podstaw ogólnej teorii względności Einsteina.

In 1916, Karl Schwarzschild discovered a solution to Einstein equations which is known today as the Schwarzschild black hole. For many years, it was believed that black hole solutions are artifacts of the mathematical structure of general relativity. Today, we known that black holes are real astrophysical objects (above: the image of the black hole at the center of the M87 galaxy). Black hole collisions generate gravitational waves which can be used as a new source of information in the studies of the universe.

I will discuss the Schwarzschild black hole and its analytical extensions, the Kerr black hole, the Penrose process, gravitational waves. The basic knowledge of general relativity is assumed.

Prowadzący: dr hab. Sebastian Szybka
Kod USOS: WFAIS.IF-AK005.0
Punkty ECTS: 3 lub 6
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2021/2022

Financial Instruments and Pricing

Financial Instruments and PricingPierwszy z cyklu wykładów w ramach ścieżki: „Modelowanie ilościowe w finansach”, przygotowanej we współpracy z ekspertami z HSBC, przeznaczonej dla studentów kierunków ścisłych i przyrodniczych zainteresowanych karierą „quanta” w finansach i bankowości.
Wykład wprowadza w tematykę wyceny instrumentów finansowych, poczynając od prostych przykładów związanych z lokatami i kredytami, poprzez wycenę obligacji, a kończąc na wycenie skomplikowanych instrumentów pochodnych, takich jak transakcje forward, swap i opcje. Wszystkie pojęcia finansowe i metody matematyczne są wprowadzane krok po kroku i ilustrowane licznymi przykładami praktycznymi.
Zajęcia są prowadzone w języku angielskim. Studenci, którzy ukończą wszystkie trzy wykłady w ramach ścieżki „Modelowanie ilościowe w finansach” otrzymają dyplom ukończenia sygnowany przez UJ i HSBC.

Prowadzący: dr hab. Jakub Gizbert-Studnicki
Kod USOS: WFAIS.IF-Y485.0
Strona: http://cs.if.uj.edu.pl/finance/
Przedmiot nie jest oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021

Kryształy czasowe

Kryształy czasoweOddziaływania między atomami prowadzą do samoorganizacji atomów i powstawania kryształów przestrzennych. W 2012 roku noblista Frank Wilczek postawił pytanie, czy podobna samoorganizacja może zachodzić również w domenie czasu? Innymi słowy, czy kwantowy układ wielu ciał może samoorganizować się w czasie i spontanicznie zacząć poruszać się ruchem periodycznym.
Początkowy pomysł Wilczka okazał się niepoprawny, ale jego idea stała się inspiracją dla naukowców i dziedzina kryształów czasowych została zapoczątkowana.
W trakcie wykładu zostanie przedstawiona koncepcja kryształów czasowych i fizyki ciała stałego w wymiarze czasowym. Prowadzący zakłada znajomość podstaw mechaniki kwantowej.

Prowadzący: prof. dr hab. Krzysztof Sacha
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2021/2022

Kwantowe sieci tensorowe / Quantum tensor networks

Kwantowe sieci tensorowe Quantum tensor networks are a state of the art numerical method to simulate strongly interacting systems in statistical physics, condensed matter physics and ultracold atoms/ions. There are attempts at strongly interacting quantum field theory and well established connections with artificial intelligence. They derive their power from the quantum information theory.


Prowadzący: prof. dr hab. Jacek Dziarmaga
Kod USOS: WFAIS.IF-Y503.0 (exact timing to be agreed with students)
Punkty ECTS: 3
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021
Język wykładowy: angielski
Plakat kursu

Makromolekuły - fizyka polimerów

Wprowadzenie do podstaw fizyki makromolekuł, zarówno biomolekuł, jak i polimerów syntetycznych.

Omówienie 5 podstawowych grup zagadnień: architektury i stanu fizycznego polimerów, konformacji i ich zmian, dynamiki makrocząsteczek dla różnych zakresów czasowych, aspektów kinetycznych i termodynamicznych dyfuzji, oraz samo-organizacji.

Zapoznanie z technikami eksperymentalnymi do charakteryzacji powyższych zagadnień. Demonstracja zastosowania idei fizyki polimerów do biotechnologii (np. inteligentne polimery w pokryciach i sensorach biomedycznych, chromatografia żelowa), do wysokiej technologii (np. kompozytowe nanowarstwy polimerów fotowoltaiki, elektroniki organicznej i biotechnologii, kryształy fotoniczne), do nanofizyki molekularnej (np. motory i zawory molekularne mokrej nanotechnologii).

Przygotowanie do dalszych wykładów, m.in. do Elektroniki plastikowej i organicznej (J. Rysz), Powierzchni i warstw polimerów (J. Raczkowska).

Prowadzący: prof. dr hab. Andrzej Budkowski
Kod USOS: WFAIS.IF-B126.1, WFAIS.IF--IM124.0
Punkty ECTS: 3 lub 4
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2021/2022
Ilość godzin: 45 lub 60

Materia przychodząca z Kosmosu

Materia przychodząca z KosmosuProponowany wykład dotyczy oddziaływania wysokoenergetycznych cząstek przybywających z kosmosu. Wszystkie planety Układu Słonecznego są pod bezustannym, intensywnym obstrzałem obiektów bardzo zróżnicowanych w skali masowej i energetycznej. W pierwszej części wykładu poruszone będą zagadnienia związane z penetracją Układu Słonecznego przez obiekty makroskopowe, takie jak planetoidy i meteoryty. Powszechnym, choć niewidocznym zjawiskiem transportu masy na Ziemię, jest opad pyłu międzygwiezdnego, często oblepionego lodem, zawierającym zarówno proste substancje chemiczne, jak i liczne substancje organiczne. W drugiej części wykładu omówiony będzie sposób powstawania tego rodzaju substancji oraz eksperymenty laboratoryjne z tego zakresu wraz z zagadką chiralności (izomerii optycznej) aminokwasów pochodzenia ziemskiego i kosmicznego.

Prawdopodobnie najmniejszymi obiektami przybywającymi na Ziemię (nie licząc neutrin lub tzw. WIMPów) są cząstki obejmowane wspólną nazwą "promieniowania kosmicznego". Podczas gdy obiekty makroskopowe przybywają na Ziemię z prędkościami około 10 ± 5 km/s, cząstki promieniowania kosmicznego pokrywają co najmniej 12 rzędów wielkości w skali energetycznej. Górny obszar tego zakresu, przekraczający 1020 eV, przewyższa o osiem rzędów wielkości energie cząstek, wytwarzanych w laboratoriach. Te najbardziej energetyczne cząstki są niezwykle rzadkie (1 cząstka/km2/rok) i generują wtórne pęki atmosferyczne w wyniku kaskadowej dyssypacji energii. W proponowanym wykładzie będą przedstawione metody rejestracji tego rodzaju cząstek, różne rozkłady ich parametrów oraz perspektywy poszukiwania górnego progu energetycznego i ewentualne przyczyny jego istnienia. Tę główną część wykładu poprzedzi przegląd aktualnego stanu badań jądrowych kolizji ciężkojonowych przy najwyższych energiach osiąganych w warunkach laboratoryjnych. Wykład ma charakter interdyscyplinarny i przeznaczony jest dla studentów wszystkich specjalizacji oraz dla studentów lat młodszych.

Prowadzący: dr hab. Tomasz Kozik, prof. UJ
Kod USOS: WFAIS.IF-Y310.0
Punkty ECTS: 2
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021
Ilość godzin: 15

Metody analizy funkcjonalnej w fizyce

Metody analizy funkcjonalnej w fizyceOperatory w mechanice kwantowej i teorii pola kwantowego to podstawowe obiekty, które matematycznie pozwalają na opisywanie układów fizycznych. Patrząc na ich właściwości i widma, poznajemy zjawiska fizyczne. Język i metody analizy funkcjonalnej i algebr operatorów stają się ważne w grawitacji, fizyce cząstek elementarnych, kwantowej teorii, fizyce ciała stałego, komputerach kwantowych i grafach kwantowych.
Wykład stanowi rozszerzenie wprowadzenia do tematu, które ma na celu ukazanie matematycznych podstaw podstawowych właściwości operatorów i algebr operatorowych stosowanych w fizyce.

Prowadzący: prof. dr hab. Andrzej Sitarz
Kod USOS: WFAIS.IF-Y501.0
Punkty ECTS: 2
Strona: http://th-www.if.uj.edu.pl/~siarz/Lecture-FA/
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021

Metody fizyki w biologii systemowej / Physics methods in systems biology

The course will provide general introduction to theoretical and
computational tools that are used in the context of biological systems
at gene, cellular and tissue level. Students will be familiarized with
biophysical description of gene expression, transcriptional regulation,
morphogen spreading and pattern formation in growing tissues. Further,
different biological systems will be discussed ranging from single cell
bacteria to multicellular developmental systems including fruit fly,
zebrafish, and vertebrate spinal cord. The course will equip students
with ability to quantitatively describe biological systems in order to
make testable predictions.

Prowadzący: dr Marcin Zagórski
Kod USOS: WFAIS.IF-Y487.0
Punkty ECTS: 6
Stronahttps://zagorskigroup.com/teaching/
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2021/2022

Modelowanie układów biologicznych

Modelowanie układów biologicznych

Główne zagadnienia:

  • podstawowe modele populacyjne
  • wybrane modele epidemiologiczne
  • elementy teorii gier
  • sieci złożone w układach biologicznych
  • dyfuzja w układach biologicznych.
 

Prowadzący: prof. dr hab. Bartłomiej Dybiec
Kod USOS: WFAIS.IF-B105.0
Punkty ECTS: 5
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021

Population size and dispersal estimation with mark-recapture

Mark-recapture methods allow precise estimation of animal population sizes as well as of their dispersal, i.e. individual movements among local populations, which are both of crucial importance for population dynamics and thus widely used in both ecological research and conservation.

The topics covered by the lectures include among others: (i) advantages and limitations in the application of mark-recapture methods in population studies; (ii) the assumptions of basic mathematical models for population size estimation in closed and open populations; (iii) theoretical background of dispersal analysis: evolutionary drivers of dispersal as well as its role in population and metapopulation functioning (iv) main parameters of dispersal (average movement distance, emigration rate, mortality of dispersers) and their evaluation with descriptive indices and analytical models; (v) survey planning, including the optimisation of its frequency and intensity.

The practical exercises are devoted to the analyses of population size and dispersal parameters with the help of freely available dedicated computer programmes, such as MARK and VM2. The participants will learn the use of a wide range of analytical models (Cormack-Jolly-Seber models, CAPTURE models, Robust Design, Virtual Migration), and interpretation of their outcomes.

Prowadzący: prof. dr hab. Piotr Nowicki
Kod USOS: WB.INS.P-54
Punkty ECTS: 3
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2021/2022

Promieniowanie synchrotronowe i jego zastosowania

Promieniowanie synchrotronowe i jego zastosowaniaW trakcie wykładu omówione zostaną: 

1. Laboratoria synchrotronowe na świecie. Wprowadzenie do problematyki promieniowania synchrotronowego. Parametry źródeł i wiązek promieniowania - wielkości radiometryczne [Strumień i gestość strumienia promieniowania, spektralny strumień i jego gęstość, radiancja (spektralna) i irradiancja (spektralna)]. Kolimacja wiązki. Niezmienniczość radiancji wiązki. Dlaczego do większości eksperymentów potrzebujemy wiązek o dużych radiancjach.
2. Fale elektromagnetyczne i ich generacja.
3. Transformacja relatywistyczna promieniowania EM z układu źródła do układu LAB. Rozkład kątowy. Relatywistyczny efekt Dopplera.
4.Promieniowanie elektromagnetyczne ze źródła synchrotronowego - na przykładzie promieniowania undulatora.
5. Krótkie błyski i ich właściwości spektralne. Promieniowanie synchrotronowe magnesów zakrzywiających i wigglerów.
6. Charakterystyka promieniowania undulatorów. Widmo, rozkład kątowy, efektywny rozmiar źródła.
7. Praktyczny undulator. Harmoniczne. Kontrola polaryzacji promieniowania.
8. Elementy techniki źródeł elektronów i akceleratorów. Budowa synchrotronu Solaris.
9. Pakietowanie elektronów. Emitancja wiązki elektronów. Wiązki w granicy dyfrakcyjnej.
10. Emisja wymuszona i akcja laserowa. Spójne promieniowanie synchrotronowe. Lasery na swobodnych elektronach. SASE i „Zasiewanie” emisji laserowej.
11. Elementy optyczne do formowania wiązek promieniowania rentgenowskiego i UV. Elementy ogniskujące: soczewki Fresnela i refrakcyjne, lustra braggowskie i ślizgowe, optyka kapilarna. Monochromatory: braggowskie i siatkowe.
12. Detektory promieniowania synchrotronowego. Energetyczna zdolność rozdzielcza. Czas martwy. Detektory gazowe, scyntylacyjne i półprzewodnikowe. Detektory pozycyjne.
13. Dyfrakcyjne badania strukturalne i krystalografia w tym krystalografia białek. Problem fazowy.
14. Obrazowanie rentgenowskie. Obrazowanie absorpcyjne i z kontrastem fazowym. Mikroskopia rentgenowska: skaningowa i pełnego pola. Mikro i nanotomografia. Koherentne obrazowanie dyfrakcyjne nanostruktur i układów biologicznych.
15. Spektroskopia absorpcyjna promieniowania rentgenowskiego (XAS): XANES, EXAFS i fluorescencyjna.

Prowadzący: prof. dr hab. Jacek Kołodziej, prof. dr hab. Paweł Korecki
Kod USOS: WFAIS.IF-Y326.0
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2021/2022

Risk Management

Risk ManagementDrugi z cyklu wykładów w ramach ścieżki: „Modelowanie ilościowe w finansach” przygotowanej we współpracy z ekspertami z HSBC, przeznaczonej dla studentów kierunków ścisłych i przyrodniczych zainteresowanych karierą „quanta” w finansach i bankowości.
Wykład wprowadza w tematykę pomiaru i zarządzania ryzykiem finansowym. Wszystkie pojęcia finansowe i metody matematyczne są wprowadzane krok po kroku i ilustrowane licznymi przykładami praktycznymi.
Zajęcia są prowadzone w języku angielskim. Studenci, którzy ukończą trzy wykłady w ramach ścieżki „Modelowanie ilościowe w finansach” otrzymają dyplom ukończenia sygnowany przez UJ i HSBC.

Prowadzący: dr hab. Jakub Gizbert-Studnicki, prof. dr hab. Maciej Nowak
Kod USOS: WFAIS.IF-Y491.0
Strona: http://cs.if.uj.edu.pl/finance/
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021

Symulacje Monte Carlo i superkomputery

Przykład wyznaczenia stałej sprzężenia w Chromodynamice Kwantowej poprzez symulacje Monte Carlo

Omówione zostaną podstawy symulacji Monte Carlo na przykładzie problemów związanych z fizyką cząstek elementarnych. Kurs rozpocznie się od przedstawienia niezbędnych elementów analizy statystycznej, omówienia tradycyjnych algorytmów, np. algorytmu Metropolis oraz algorytmu klastrowego Wolffa. W zależności od przebiegu nauki, rozpatrzone też będzie zastosowanie sieci neuronowych do poprawy efektywności algorytmów bazujących na łańcuchach Markova.
Każde zagadnienie będzie zilustrowane praktycznym rozwiązaniem w postaci kodu komputerowego. Podczas ćwiczeń studenci samodzielnie zaprogramują symulacje modelu Isinga.
Na zakończenie kursu przedstawione zostaną problemy wymagające większych zasobów obliczeniowych i sposoby korzystania z infrastruktury superkomputerowej.

Prowadzący: dr hab. Piotr Korcyl
Kod USOS: WFAIS.IF-XO309.0
Punkty ECTS: 6
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2020/2021
Zaadresowany do: Informatyka Stosowana, studia II stopnia, I rok - semestr letni - przedmioty do wyboru
Ilość godzin: Wykład: 30h + Laboratorium: 30h
Język wykładowy: angielski