اساتید فیزیک دانشگاه صنعتی اصفهان طی سخنرانی‌های آموزشی موضوعات روز فیزیک را به زبانی ساده در بخش آموزشی این مدرسه ارائه خواهند داد. این مطالب راهنمای دانشجویان برای تعیین مسیر علمی و پژوهشی نقشی کلیدی خواهد داشت. همچنین از این درس‌ها در اجرای پروژه‌ی تحقیقاتی بهره برده خواهد شد..
محور این سخنرانی‌های آموزشی عبارت‌اند از:
همگرایی گرانشی: خم شدن مسیر نور در اثر گرانش است که انواع مختلفی دارد. دو نوع آن که در ابعاد کهکشانی رخ می دهند، ریزهمگرایی گرانشی و خود-همگرایی گرانشی است. این دو نوع همگرایی گرانشی کاربردهای مختلفی از جمله مطالعه فیزیک ستاره ها، تعیین جرم اجرام تاریک و سبک، آشکارسازی سیستم های سیاره ای، سیارات فراخورشیدی سرگردان، اجرام تاریک مانند سیاه چاله های کم جرم ایزوله، و غیره دارد. رصد منحنی های نوری رویداد های همگرایی گرانشی ناشی از اجرام و سیستم های مختلف ماهیت عدسی گرانشی و برخی پارامترهای فیزیکی آن را برای ما آشکار می کند.
شبیه‌سازی کوانتمی بلورها و مواد نانو در این شاخه از فیزیک مواد، از محاسبات مبتنی بر اصول بنیادی مکانیک کوانتمی برای شبیه‌سازی رایانه‌ای و اسنخراج خواص مکانیکی، الکترونی، مغناطیسی و اپتیکی انواع مختلف ترکیبات بلوری و مواد نانوساختار استفاده میشود. این گونه شبیه‌سازی‌ها کاملا مستقل از آزمایشگاه هستند و نیاز به هیچ گونه داده آزمایشگاهی ندارند و لذا «محاسبات ابتدا به ساکن» نامیده می‌شوند. تجربیات گسترده بین‌المللی نشان می‌دهد، محاسبات ابتدا به ساکن از اعتبار مطلوبی برخوردار هستند، یعنی می‌توانند خواص متنوع گستره وسیعی از مواد را، در مقایسه با نتایج متناظر آزمایشگاهی، با دقت خوبی پیش‌بینی کنند. در نتیجه این فناوری محاسباتی، ابزاری ارزشمند برای تحلیل مشاهدات آزمایشگاهی چالشی و پیچیده می‌باشد. ویژگی شگف‌انگیز دیگر فناوری محاسبات ابتدا به ساکن این است که می‌تواند از فناوری‌های بسیار پیشرفته آزمایشگاهی سبقت گرفته و به جستجو و طراحی مواد جدیدی بپردازد که تاکنون در جهان خلقت مشاهده نشده‌اند
فیزیک ذرات بنیادی: در این شاخه از فیزیک، پژوهشگران سعی دارند تا ریزترین اجزاء تشکیل دهنده‌ی عالم را شناسائی کنند و با شناخت برهم‌کنش بین آنها رویدادهای پیچیده‌ای که در عالم هستی رخ می‌دهد را درک و تبیین کنند. دانش بشر در این زمینه به خصوص در قرن گذشته افزایش چشم‌گیری داشته است. تا حدی که نظریه‌ی استاندارد موجود قادر به توضیح قریب به اتفاق تمام مشاهدات مربوط به عالم هسته‌ای و فراتر از آن است. اما وجود چندین سوال بنیادین در مورد سازگاری درونی نظریه و همچنین وجود مشاهداتی از قبیل وجود ماده و انرژی تاریک باعث شده پژوهش در این زمینه هیچگاه متوقف نگردد. در زمینه‌ی نظری تئوری‌های جدید تلاش میکنند به نحوی مسائل موجود را پاسخ دهند. برای تست کردن صحت این تئوری‌ها بزگترین آزمایش‌گاه‌های روی زمین به دست انسان ساخته شده است. در سلسله درس‌نامه‌های مربوط به ذرات بنیادی علاوه بر مروری بر بخش نظری، آزماشی‌های در حال انجام در مرکز تحقیقاتی CERN را نیز مرور خواهیم کرد.
فیزیک ماده چگال با همبستگی کوانتومی تمرکز اصلی پژوهش در این زمینه به مطالعه پدیده‌هایی معطوف است که از آثار مکانیک کوانتومی سامانههای فرمیونی همبسته ناشی می شود. رفتار جمعی در سامانههای کوانتومی بس‌ذره‌ای باعث به وجود آمدن فازهای منظم در آنها میشود که از شکست یک یا چند تقارن در سیستم بوجود می‌آید. مطالعه نظری این فازها، گذار بین آنها، و شبه‌ذرات به وجود آمده، در کنار شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های عملی، باعث ایجاد درک عمیق‌تری از رفتار فیزیکی مواد مختلف میشود. به خصوص اخیراً گذارهای توپولوژی در مواد، آثار هندسی در ناکامی شبکه‌ای، و خواص ترابردی در سامانههای با ابعاد پایین مثل کوانتوم دات‌ها، با کاربردهایی در سلول خورشیدی و دیودهای نوری، در کانون توجه گروه‌های پژوهشی قرار گرفته است
فیزیک سامانههای پیچیده: سامانههای پیچیده سامانه‌هایی بزرگ هستند که اجزای آن با هم برهم‌کنش غیرخطی دارند. از ویژگی‌های مهم این سامانه‌ها می‌توان به رفتارهای جمعی، پدیده‌های برآینده، خودسامان‌دهی و رفتارهای بحرانی اشاره کرد. سامانههای پیچیده در بسیاری از شاخه‌ها و گرایش‌های علمی وجود دارند بنابراین بستر مناسبی برای پژوهش‌های بین‌رشته‌ای هستند
الگوریتم‌های کوانتومی در یادگیری ماشین: یادگیری ماشین بعنوان زیرمجموعه‌ای مهم از هوش مصنوعی جایگاه کاربردی ویژه‌ای در علوم مختلف پیدا کرده‌است. اخیرا با پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی، الگوریتم‌های یادگیری ماشین کوانتومی نیز مورد توجه قرار گرفته‌اند. در شاخه‌های مختلف فیزیک ذرات بنیادی اعم از نظری، محاسباتی و تجربی، پیچیدگی محاسبات و زمانبر بودن آنها از سویی، و حجم بالای داده‌ها از سوی دیگر استفاده از الگوریتم‌های کوانتومی یادگیری را به کاندیدی مهم در آینده این علوم تبدیل کرده است.
اطلاعات کوانتومی:دو مزیت اصلی سامانههای کوانتومی نسبت به سامانههای کلاسیک برهم‌نهی حالتها و درهمتنیدگی کوانتومی است. استفاده از این دو پدیده کوانتومی در پردازش و انتقال اطلاعات از کاربردهای مهم این سامانه‌ها خواهد بود. روشهای اندازه‌گیری میزان درهمتنیدگی کوانتومی در یک سامانه از موضوعات داغ پژوهشی حاضر است که به آن پرداخته خواهد شد.
فیزیک هسته‌ای: فیزیک هسته ای نظری، فیزیک هادرونها، کاربرد پرتو ها در فیزیک پزشکی، شتاب دهنده های خطی، دستگاههای تصویر برداری و رادیو داروها، تحلیل مواد به روشهای هسته‌ای، حفاظت در برابر پرتو و همجوشی هسته‌ای
ماده چگال تجربی و ابررسانایی: فناوری مواد پیشرفته، حسگرها ، مواد مغناطیسی و ابررساناها از موضوعات ماده چگال تجربی هستند. کشف مواد ابررسانای دمابالا جدید و درک دقیق سازوکار ابررسانایی در آنها یکی از چالش‌های فیزیک ماده چگال و کلید طراحی ابررساناهای عملکردی در دمای محیط است که می‌تواند تحولی بنیادین در انتقال انرژی بدون اتلاف و فناوری‌های محاسبات کوانتومی از جمله توسعه کامپیوترهای کوانتومی ایجاد کند. مواد ابررسانا در تولید تراشه‌های الکترونیکی، باتری‌های پیشرفته، تجهیزات پزشکی پیشرفته، تولید موتورهای الکتریکی هواپیما و زیردریایی ها، قطارهای سریع السیر، مخابرات بی سیم، کامپیوترهای کوانتومی و حوزه‌های دیگر کاربرد دارند. در گروه ماده چگال تجربی زیر شاخه ابررسانایی و ساخت مواد کوانتومی، به ساخت ابررساناهای مختلف از جمله ایبکو و منیزیم دیبراید پرداخته میشود. هم چنین، با توجه به پیشرفت‌های اخیر در علم مواد و فناوری‌های نوین، استفاده از رهیافت هوش مصنوعی به عنوان یک ابزار قدرتمند در کشف و شناسایی مواد جدید ابررسانا، می‌تواند به ما کمک کند تا فرآیند تحقیق و توسعه این دسته از مواد را تسریع بخشیم.
