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 2024/2025

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: 6
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2024/2025

Entomologia sądowa

żródło:https://www.mark-forensics.com/entomology
Kurs „Entomologia sądowa” pozwala poznać charakterystykę wybranych grup owadów i innych bezkręgowców mających znaczenie w kryminalistyce, a także czynniki (biotyczne i abiotyczne) wpływające na faunę zwłok. Przedstawione zostaną metody pozwalające ustalić czas i okoliczności zgonu na podstawie
stopnia rozkładu zwłok ludzkich i tzw. śladów (dowodów)entomologicznych. Omówione zostaną metody molekularne stosowane w entomologii sądowej. W części praktycznej student pozna metody zbierania, konserwacji i hodowli owadów notowanych na zwłokach (część zajęć odbywa się w terenie), a także jak w praktyce wykorzystać dowody entomologiczne do ustalenia czasu jaki minął od zgonu do momentu znalezienia zwłok.

Prowadzący: dr hab. Mariusz Jaglarz, prof. UJ
Kod USOS: WBNZ-860
Punkty ECTS: 2
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2024/2025
Język wykładowy: polski

Financial Instruments and Pricing

Pierwszy 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 2024/2025

Kryształy czasowe / Time Crystals

Oddziaływania 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.
Mutual interactions between atoms are responsible for self-organization of atoms and formation of space crystals. In 2012 Frank Wilczek posed a question if a similar phenomenon can occur in the time domain. In other words, if a quantum many-body system can self-organize in time and spontaneously start periodic motion. The original Wilczek's idea turned out to be impossible to realize, however,
it became an inspiration to scientists and a novel research area was initiated. During the lectures, the concept of time crystals and solid state physics in the time dimension will be presented. Only basic knowledge of quantum mechanics is required to attend the course.

Prowadzący: Prof. dr hab. Krzysztof Sacha
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2024/2025
Strona:  https://physicsworld.com/a/time-crystals-enter-the-real-world-of-condensed-matter
https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-030-52523-1

 

Kwantowe podstawy budowy materii

Celem tego wykładu jest elementarne przedstawienie zastosowań mechaniki kwantowej. Omawiane są na nim podstawowe koncepcje dotyczące wiązania kowalencyjnego, barwników chemicznych, budowy masera/lasera, poprawek relatywistycznych do poziomów energetycznych atomów, etc. Ten wykład jest tradycyjnie dedykowany dla studentów Biofizyki. Mogą w nim również uczestniczyć studenci innych kierunków, którzy posiadają minimalną znajomość mechaniki kwantowej. Ponieważ część omawianego materiału dotyczy zagadnień dyskutowanych na kursach dotyczących fizyki atomowej, ten wykład jest dedykowany dla tych studentów, którzy w takich kursach nie uczestniczą.
 

Prowadzący: dr hab. Bogdan Damski
Kod USOS: WFAIS.IF-B131.0
Punkty ECTS: 5
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2024/2025
Język wykładowy: polski

Kwantowe sieci tensorowe / Quantum tensor networks

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 2024/2025
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-Y308.0
Punkty ECTS: 3
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2024/2025
Ilość godzin: 45

Materia przychodząca z Kosmosu

Proponowany 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 2024/2025
Ilość godzin: 15

Metody analizy funkcjonalnej w fizyce

Operatory 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 2024/2025

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
Strona: https://zagorskigroup.com/teaching/
Przedmiot oferowany w semestrze zimowym roku akademickiego 2024/2025

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 2023/2024

Promieniowanie synchrotronowe i jego zastosowania

W 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 2024/2025

Risk Management

Drugi 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 2024/2025

Wprowadzenie do teorii strun i korespondencji AdS/CFT

Teoria strun jest jedną z najciekawszych i najintensywniej badanych teorii współczesnej fizyki teoretycznej. Historycznie teoria strun była zazwyczaj traktowana jako próba stworzenia `fundamentalnej teorii wszystkiego'. Znalazła jednak całkowicie nowe, dynamicznie rozwijane zastosowanie jako bardzo efektywna metoda badania silnie oddziałujących teorii pola poprzez tzw. korespondencje AdS/CFT, inaczej holografię. Metody te pozwalają przetłumaczyć wiele zagadnień dynamiki teorii pola na język grawitacji, czarnych dziur itp.
W ramach tego wykładu przedstawię wprowadzenie do podstawowych pojęć teorii strun, ilustrując je w najprostszym przypadku struny bozonowej, omówię D-brany, T-dualność oraz krótki wstęp do korespondencji AdS/CFT wraz ze szkicem kilku jej zastosowań.

Prowadzący: Prof. dr hab. Romuald Janik 

Kod USOS: WFAIS.IF-Y384.0
Punkty ECTS: 3
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2024/2025
Język wykładowy: angielski

Współczesne zagadnienia fizyki kryształów

Współczesne badania z pogranicza fizyki materii skondensowanej i materiałoznawstwa koncentrują się na poszukiwaniu materiałów o pożądanych właściwościach fizykochemicznych. W trakcie wykładu zostanie omówiony aktualny stan wiedzy na temat materiałów o właściwościach:
- magnetokalorycznych (zastosowanie: energooszczędne chłodziarki),
- multiferroicznych (przykłady zastosowań: przetworniki elektroakustyczne, mikrosiłowniki, kamery termowizyjne, nieulotna ferroelektryczna pamięć RAM),
- nadprzewodzących (przykłady zastosowań: magnesy wytwarzające silne pola magnetyczne, czułe mierniki pola magnetycznego, bezstratne przesyłanie energii elektrycznej).
Zaprezentowane zostaną również: przegląd, klasyfikacja i historia odkryć wymienionych rodzin materiałów, podstawy teoretyczne omawianych zjawisk, jak i wybrane współczesne metody eksperymentalne fizyki materii skondensowanej.

Prowadzący: dr hab. Stanisław Baran, dr hab. Paweł Starowicz
Kod USOS: WFAIS.IF-Y518.0
Punkty ECTS: 3
Przedmiot oferowany w semestrze letnim roku akademickiego 2024/2025
Język wykładowy: polski