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Prefazione dell’Autore
Questo libro è l’ottava edizione di un testo introduttivo di Fisica dello Stato solido/Materia condensata per studenti delle lauree specialistiche in Fisica, Chimica e
Ingegneria. Da quando è uscita la prima edizione, il campo si è fortemente sviluppato e ha conosciuto notevoli applicazioni. La sfida dell’Autore è stata quella di trattare aree nuove pur mantenendo il livello introduttivo del testo. Sarebbe un peccato
presentare un campo così fisico e tangibile come un mero esercizio di formalismo.
Ai tempi della prima edizione, nel 1953, la superconduttività non era ancora
stata spiegata. Si iniziava appena a esplorare le superfici di Fermi dei metalli e la risonanza di ciclotrone nei semiconduttori era stata da poco osservata; si cominciavano a capire ferriti e magneti permanenti ed erano pochi i fisici che credevano all’esistenza delle onde di spin; mancavano circa 40 anni alla nascita della nanofisica.
In altri campi, era stata determinata la struttura del DNA e dimostrata la teoria della
tettonica a placche. Era un’epoca entusiasmante per fare scienza, come lo è ora.
Con le edizioni successive di Introduzione alla Fisica dello Stato solido ho cercato
di trasferire alle nuove generazioni lo stesso entusiasmo.
In questa ottava edizione sono diverse le modifiche rispetto alla settima:
• È stato aggiunto un importante capitolo sulla nanofisica, scritto da un esperto nel
campo, il professor Paul L. McEuen della Cornell University. La nanofisica è la
scienza dei materiali caratterizzati da una, due o tutte e tre le dimensioni «piccole», dove per «piccole» si intende «nanometriche» (1 nanometro = 10 −9 m).
Questo campo rappresenta la novità più eccitante e significativa nella Fisica dello
Stato solido degli ultimi dieci anni.
• Il testo adotta semplificazioni rese possibili dall’uso ormai universale del computer. Le bibliografie e i riferimenti sono stati quasi del tutto eliminati, dal momento
che con una semplice ricerca con un motore come Google si possono trovare istantaneamente riferimenti molto più utili e aggiornati. Come esempio di ciò che è
possibile sul web, si provi a visitare il sito http://phisicsweb.org/bestof/cond-mat.
Nessuna intenzione di negare merito e onore a coloro che hanno lavorato per
primi nel campo della Fisica dello Stato solido, omettendo i più vecchi riferimenti bibliografici.
• L’ordine dei capitoli è stato modificato: la superconduttività e il magnetismo
compaiono prima, rendendo così più semplice organizzare un corso semestrale
più interessante.
La notazione cristallografica è conforme a quella correntemente utilizzata in Fisica.
Le equazioni più importanti si trovano formulate sia nel sistema SI sia nel sistema
CGS, quando le due formulazioni sono diverse, a parte i casi in cui per passare dall’una all’altra basta una semplice sostituzione. Questo doppio uso è stato trovato
utile e proficuo. I valori tabulati, invece, sono espressi nelle unità di misura convenzionali. Il simbolo e indica la carica del protone e denota quindi una quantità posi-
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tiva. La notazione «(18)» si riferisce all’Equazione 18 del capitolo corrente, mentre
«(3.18)» si riferisce all’Equazione 18 del capitolo 3. Un accento circonflesso posto
sopra il simbolo di un vettore indica un versore (vettore unitario).
Alcuni dei problemi a fine capitolo sono estremamente semplici: alcuni sono
stati concepiti appositamente per portare avanti la materia del capitolo. Con poche
eccezioni, i problemi sono gli stessi della sesta e della settima edizione. La notazione QTS, più volte citata nel corso del testo, indica il mio libro Quantum Theory
of Solids (con soluzioni di C.Y. Fong); TP indica il testo Thermal Physics, scritto da
me insieme a H. Kroemer.
Questa edizione deve molto alla meticolosa revisione del professor Paul L.
McEuen della Cornell University (USA) e del professor Roger Lewis della Wollongong University (Australia). Entrambi hanno contribuito a rendere il libro più semplice da leggere e da capire. In ogni caso, devo assumere la mia responsabilità per
la stretta relazione che sussiste tra questo testo e le sue prime edizioni. I dovuti ringraziamenti per suggerimenti, revisioni e fotografie sono dati nelle prefazioni alle
edizioni precedenti. Devo molto a Stuart Johnson, il mio Editore della Wiley; a Suzanne Ingrao, il mio editor; e a Barbara Bell, mia assistente personale.
Correzioni e suggerimenti saranno bene accetti; possono essere inviati all’Autore per e-mail all’indirizzo [email protected].
Il manuale con le soluzioni per i Docenti è disponibile per il download1.
Charles Kittel
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Per l’edizione italiana, il manuale per i Docenti è disponibile in lingua inglese, sul sito della Casa Editrice Ambrosiana, www.ceaedizioni.it, nella pagina dedicata a quest’opera. Per il download è necessario
richiedere una password inviando una e-mail all’indirizzo di posta elettronica: [email protected].
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Prefazione all’edizione italiana
La Fisica della Materia condensata e in particolare la Fisica dello Stato solido hanno
registrato negli ultimi decenni uno sviluppo impressionante. Si pensi per esempio ai
numerosi premi Nobel assegnati a studiosi operanti in questo campo della Fisica negli
ultimi anni: fisica ed elettronica delle eterostrutture di semiconduttori (Z.J. Alferov,
J.St. Clair Kilby, H. Kroemer, 2000), condensazione di Bose-Einstein (E.A. Cornell,
W. Ketterle, C.E. Wieman, 2001), superconduttività (A. Abrikosov, V.L. Ginzburg,
A.J. Legget, 2003), spettroscopie laser, ottica quantistica (J.L. Hall, R.J. Glauber,
T. Hänsch 2005), magnetoresistenza gigante, spintronica (A. Fert, P. Grünberg, 2007).
Attualmente l’area della Fisica della Materia è la più popolosa nella comunità mondiale dei fisici. L’estensione delle conoscenze acquisite sulle proprietà fisiche dei solidi a livello microscopico costituisce uno dei maggiori risultati della Fisica moderna.
Gli sviluppi più recenti della Fisica dello Stato solido e il loro trasferimento tecnologico in svariati settori hanno portato allo sviluppo della maggior parte delle moderne
nanotecnologie.
Sono trascorsi oltre quaranta anni dalla pubblicazione della traduzione in lingua
italiana della terza edizione del libro di Charles Kittel, curata da G. Baldini.
Nel corso degli anni l’opera originale, giunta attualmente all’ottava edizione, è
stata costantemente aggiornata nei contenuti dei capitoli più basilari, che costituiscono l’ossatura di un corso interdisciplinare e non eccessivamente specialistico di
Fisica dello Stato solido. Nelle ultime edizioni sono stati aggiunti alcuni capitoli, in
particolare i capitoli 17, 18, 19, che trattano alcuni argomenti di più recente sviluppo.
L’ottava edizione, di cui presentiamo la traduzione italiana, ha conservato l’impianto originale che ha contribuito con successo alla diffusione a livello mondiale
della Fisica dello Stato solido: il formalismo matematico è ridotto all’essenziale e gli
argomenti sono trattati a un livello introduttivo non specialistico, ancorché rigoroso.
I prerequisiti indispensabili alla comprensione della quasi totalità degli argomenti
esposti si limitano a una conoscenza degli elementi fondamentali della Meccanica
quantistica e della Termodinamica statistica.
Riteniamo che la struttura del volume ne consenta l’utilizzo in numerosi corsi
universitari di primo e secondo livello. In particolare nell’ambito delle facoltà di
Scienze (lauree in Fisica, Scienza dei Materiali, Chimica dei Materiali) e Ingegneria
(Ingegneria elettronica, delle Comunicazioni, dei Materiali, Energetica, Nucleare,
Fisica e Matematica).
Ennio Bonetti
Carlo Bottani
Franco Ciccacci
