Fizik Yüksek Lisans

Hakkında

Dünyanın teknolojik açıdan en gelişmiş ve en refah ülkelerine baktığımızda ortak olan özelliklerinden biri olarak temel bilimler ve matematik alanlarına verdikleri önem kendini göstermektedir. Bu eğitim ilkokulda bu alanlara teşvik ile başlayıp, üniversite seviyesinde yüksek lisans ve doktora programlarına verdikleri önemle devam etmektedir. Bunun yanı sıra, teknoloji ve mühendislikte önde gelen bu ülkelerin Fizik alanında alınan Nobel Ödüllerinin neredeyse tamamına yakınını almış olduğu herkesçe bilinmekte. Türkiye'de bu alanda lisansüstü düzeyde yetişmiş nitelikli insan gücü eksikliği özellikle daha fazla üretim yapmak istediğimiz yüksek teknolojili sanayi ürünleri üreten sektörlerde kendini açık bir şekilde göstermekte ve çeşitli sivil ve kamu kuruluşları tarafından da sıklıkla gündeme getirilen bir konu olmaktadır. Bu alanda yetişmiş nitelikli insan gücü aynı zamanda, uluslararası düzeyde nitelikli araştırma yapabilmesi ve dünyada saygın bir yere gelebilmesi açısından Türkiye için oldukça önemlidir. Bu alandaki başarımız, bu büyüklükteki bir ülke için, uluslararası sıralamalara bakıldığında, öncelikli bir sorun noktası olma konumundadır. Fizik eğitimi, yapısı gereği oldukça kapsayıcı bir şekle sahiptir. Genel anlamıyla, evreni çeşitli alt skalalarda modelleyip, buradaki zor problemleri bulmayı, çözmeyi ve anlamayı içermektedir. Burada edinilen “problem çözme yeteneği”, diğer disiplinlerdeki pek çok probleme uygulanabilmekte ve hatta farklı bir bakış açısıyla kimi zaman basitleştirebilmekte kimi zaman da zenginleştirebilmektedir. Fizikte iyi eğitim almış bir kişi, pek çok alanda tercih edilen iş gücü olmakta ve bu alanlara büyük katkılar sağlayabilmektedir. Finans, sigortacılık, bankacılık, veri-bilimi, büyük veri gibi alanlarda faaliyet gösteren önde gelen uluslararası şirketlerin iş ilanlarında fizik alanında M.Sc. veya Ph.D. derecesi olanların arandığını nadir olmayan bir sıklıkla görebilmek mümkündür. Önerdiğimiz programdan mezun olacak öğrencilerimizin, öncelikli olmasa dahi, bu alanlara da katkısının büyük olacağını düşünüyoruz. Bu programı açmamızdaki, bizler için, bir diğer önemli gerekçe ise, kendini araştırma odaklı bir mühendislik okulu olarak konumlandıran fakültemiz ve enstitümüzdeki, saygın lisans ve lisansüstü mühendislik programlarımızla iş birliği içinde, gerek eğitim gerekse araştırma hedeflerimiz ile bir işbirliği yaratarak, bilimin uç noktalarını kullanan, yüksek teknoloji konularında disiplinlerarası tez konuları üretmek ve mühendislik öğrencilerimizin de alabileceği dersler sunarak eğitimimizin kalitesini artırmaktır. Programın başarılı mezunlar vermeye başlamasıyla birlikte fizik doktora programının da açılması hedeflerimiz arasındadır.

Fizik Tezli Yüksek Lisans Mezuniyet Koşulları

Ders Planı

Zorunlu Dersler

PHYS 501 Klasik Dinamik

Klasik mekanik, Newton’un hareket yasalarına uyan nesnelerin hareketini inceleyen alandır. Bu ders öğrencilere Newton mekaniğinin Lagrangian ve Hamiltonian formülasyonlarını tanıtmayı amaçlamaktadır. Dersin son bölümünde iki referans çerçevesi arasındaki Galile göreliliğini revize eden Einstein’ın özel görelilik teorisinin temelleri ve bununla ilişkili 4-vektör formalizmi ele alınır.

PHYS 511 Elektrodinamik

Bu ders elektrostatik ve manyetostatik ile başlar, ardından zamana bağlı alanlar ve Maxwell denklemleri, radyasyon alanının çok kutuplu açılımı, radyasyonun madde ile etkileşimi, girişim ve kırınım, dalga kılavuzları ve kovuk konuları işlendikten sonra, ders rölativisttik elektromanyetik konusu ile biter.

PHYS 521 Kuantum Mekaniği I

Bu ders Kuantum Mekaniğine bir giriş sağlar. Operatörler, Temsiller ve Dalga Fonksiyonları ile ilgili bazı temel kavramlar verilerek, Schrödinger Denklemi, Harmonik Osilatör ve Yol İntegralleri ile Kuantum Dinamiğine odaklanılır. Daha sonra Kuantum Mekaniğinde Açısal Momentum Teorisi ve Simetrileri tartışılır.

PHYS 693 Fizik Yüksek Lisans Tez Çalışması I

Yüksek lisans tezinin ilk aşaması olan bu derste öğrenciler tez danışmanıyla birlikte bir araştırma problemini tez konusu olarak belirler.

PHYS 694 Fizik Yüksek Lisans Tez Çalışması II

Yüksek lisans tezinin ikinci aşaması olan bu derste öğrenciler bir araştırma yürütür ve tezinin ilk aşamasında belirlediği problemle ilgili bir çözüm üretir.

PHYS 695 Fizik Yüksek Lisans Tez Çalışması III

Yüksek lisans tezinin üçüncü ve son aşaması olan bu öğrenciler bilime yenilik getiren veya yeni bir bilimsel yöntem geliştiren veya bilinen bir yöntemi yeni bir alana uygulayan bir tez yazarlar ve jüriye hem yazılı hem sözlü olarak sunarlar. Tez performansı Başarılı/Başarısız olarak değerlendirilir.

GSE 680 Araştırma, İnovasyon ve Etik Üzerine Lisansüstü Çalışma ve Seminerler

Bu ders, araştırma ve inovasyon metotları; araştırma ve yayın etiği ve güvenilirliği; araştırma yayımlama metotları; araştırmanın sosyal, çevresel ve ekonomik etkileri ile hukuki boyutları konularını içerir.

Seçmeli Dersler

Öğrencilerin aşağıda belirtilen ders havuzundan en az 4 ders alması zorunludur. Öğrenciler bu havuz dışında bir dersi almak isterlerse, Enstitü Yönetim Kurulu’na başvururlar ve Enstitü Yönetim Kurulu tarafından onaylanan dersi alıp seçmeli ders olarak saydırabilirler.

PHYS 522: Kuantum Mekaniği II

Bu ders Kuantum Mekaniğine giriş dersini tamamlayıcı niteliktedir. Pertürbasyon Teorisi ve Değişken Metodlar ile başlayıp parçacıkların Saçılım Teorisine odaklanır. Çeşitli saçılım modları tartışılır.

PHYS 531: Kuantum Alan Teorisi

Bu ders Kuantum Alan Teorisine bir giriş yapar. Simetri ve alanların gözden geçirilmesinin ardından, Klein-Gordon denklemi, Dirac denklemi, etkileşen alanlar, Feynman diyagramları işlenir ve Kuantum Elektrodinamiği için uygulamaları yapılır. Işınımsal düzeltmeler ve renormalizasyonun temelleri tartışılır.

PHYS 532: Parçacık Fiziği

Bu ders parçacık fiziğinin fenomenolojik ve deneysel temellerine giriş yapar. Relativistik kuantum mekaniğin gözden geçirilmesinin ardından, kuantum elektrodinamiği ve zayıf etkileşimler ile elektrozayıf birleşme işlenir.

PHYS 533: Nükleer Fizikte İleri Konular

Deneysel ve teorik çalışanların odaklandığı bazı seçilmiş ileri konular: Nükleer kromodinamiği, Kuantum Renk Dinamiğine (KRD) giriş, nükleonların yapısı, örgü KRD, hadronik madde ve göreli ağır iyon çarpışmalarının fazları, orta enerji fiziği, nükleer ve nükleon yapısı, orta ve yüksek enerji sondaları ile incelenmiş dinamikler (nötrinolar, fotonlar, elektronlar, nükleonlar, pionlar ve kaonlar). Zayıf ve güçlü etkileşimler üzerine çalışmalar.

PHYS 541: İstatistiksel Mekanik

Bu derste termodinamik yasaları ve uygulamaları işlenecektir. Daha sonra, istatistiksel mekaniğin temelleri ve termodinamiğin istatistiksel mekanik aracılığı ile yorumlaması, mikrokanonik, kanonik ve büyük kanonik topluluk kavramları tartışılacaktır. Ayrıca Bose-Einstein, Fermi-Dirac ve foton gazı istatistikleri üzerinde durulacaktır.

PHYS 542: Hesaplamalı Fizikte İleri Konular

Ders fizik problemlerinin çözümünde kullanılan sayısal yöntemlere genel bir bakış ile başlar. Bunlara lineer ve lineer olmayan diferansiyel denklem çözümleri de dahildir. Bu kapsamda Newton metodu, en küçük kareler problemleri ve modelleme, polinom ve spline enterpolasyonları, sayısal türevler, Runge-Kutta metodu, sayısal integraller, olasılık dağılımları ve rastgele sayı üretme ve Monte Carlo yöntemleri öğretilir. Dersin ikinci kısmında, bu yöntemler çoklu nesne problemleri, moleküler titreşimin yarı klasik kesitlemesi ve Ising modeli türünden problemlere uygulanır.

PHYS 543: Yüksek Enerji Fiziğinde Veri Analizi   

Bu ders yüksek enerji fiziğinde ihtiyaç duyulan istatistiksel veri analizi yöntemlerini kapsamaktadır. Verilerden sonuç çıkarımı için gereken temel yöntemler sunulacaktır. Ayrıca, bu ders kapsamında somut programlama alıştırmaları ile sinyal-arka plan oranının iyileştirilmesi, dedektör etkilerinin düzeltilmesi, sistematiğin belirlenmesi gibi daha ileri düzeydeki uygulamalara da değinilecektir.

PHYS 544: Fizikte Yapay Öğrenme Uygulamaları

İşlemci teknolojisinin gelişmesi ve kitlelere yayılması ile birlikte yapay zekâve yapay öğrenmenin değişik alanlardaki kullanımları oldukça yaygınlaşmıştır. Bu derste yapay öğrenmenin temellerine kısaca değinildikten sonra fiziğin değişik dallarındaki kullanımlarından ve uygulamalarından bahsedilecektir. Görece yeni ve başarılı bir teknik olan derin öğrenme metotları tartışılacaktır.

PHYS 551: Genel Görelilik

Bu ders Fizik bölümü yüksek lisans öğrencilerine Genel Görelilik kuramının temel kavramlarını tanıtmak için planlanmıştır. Özel görelilik teorisinin kısa bir özeti verildikten sonra, metrik tensörü, kovariant türev ve eğrilik gibi Riemann geometrisinin temel kavramları tanıtılacaktır. Einstein denklemlerinin çözümleri olan kozmolojik modeller ve kara delikler detaylı bir şekilde incelenecektir. Lorentz çok-katlılarının nedensel yapısı üzerinde durulacaktır. Genel görelilik kuramının olası modifikasyonları tartışılacaktır.

PHYS 552: Fizikte Diferansiyel Geometri ve Topoloji

Bu ders Fizik bölümü yüksek lisans öğrencilerine araştırmalarında ihtiyaç duyacakları temel diferansiyel geometri ve topoloji kavramlarını öğretmeyi amaçlar. Öncelikle topolojik manifoldlar tanıtılacak ve bağlantılılık, tıkızlık, homotopi ve temel grup kavramları anlatılacaktır. Pürüzsüz manifoldlar, diferansiyel formlar, dış türev, eğrilik, Lie türevi kavramları üzerinde durulacaktır. Konular fizikteki uygulamalarıyla örneklendirelecektir.

PHYS 555: Fizikte Literatür İncelemesi

Danışman eşliğinde literatür incelemesi. Konu her bir öğrenci için ayrı olmak üzere belirlenir.