OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Obiettivo del corso è presentare gli strumenti analitici di base e le basi fenomenologiche della moderna fisica delle particelle, anche attraverso svariati esempi ed applicazioni.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

• Fornire gli strumenti di base della moderna Fisica delle Particelle e i prerequisiti necessari per la descrizione della Fisica delle Particelle basata sulla teoria dei campi quanto-relativistici.

• Introdurre la moderna ricerca in Fisica della Particelle da un punto di vista fenomenologico.

• Introdurre alcune tecniche e metodologie per la determinazione delle proprietà delle particelle e delle interazioni.
• Introdurre alcune delle problematiche aperte della moderna fisica delle particelle.
• Tutti gli argomenti sono corredati da svariati esempi e applicazioni.

MODALITA' DIDATTICHE

tradizionale

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Concetti di base
  • Sistemi di unità di misura in FdP.
  • Trasformazioni tra sistemi di riferimento; sistema del CM.
  • Spazio delle fasi Lorentz invariante; spazio delle fasi a due e tre corpi.
  • Cinematica dei decadimenti a 2 corpi.
  • Cinematica dei decadimenti a 3 corpi; diagramma di Dalitz.
  • Cinematica dello scattering tra due particelle.
  • Sezione d'urto e decay rate.
  • Produzione di particelle in collisioni ad alta energia: acceleratori e concetto di luminosità; esempi ed applicazioni
  • Spin e polarizzazione, trattazione covariante; esempi ed applicazioni.
  • .
  • Esempi ed applicazioni.

• Introduzione alla moderna FdP
  • Panorama fenomenologico. Scale di masse ed energie.
  • Costituenti fondamentali della materia: leptoni e adroni.
  • Interazioni fondamentali: fotone, gluoni, bosoni pesanti, gravitone.
  • Particelle non stabili e risonanze.
  • Produzione di particelle in collisioni ad alta energia.
  • Particelle scalari ed equazione di Klein-Gordon.
  • Particelle a spin 1/2; particelle di Dirac, Weyl e Majorana.
  • Particelle a spin 1.
  • Simmetrie, continue e discrete; conservazione e non conservazione; C, P e T e conseguenze; esempi ed applicazioni.
  • La violazione di P, C e CP; la scoperta della violazione di CP nei mesoni K.
  • Esempi ed applicazioni.

• La determinazione delle proprietà delle particelle elementari.
  • Partial wave analysis ed Helicity Formalism.
  • Esempi ed applicazioni di determinazione delle proprietà delle particelle elementari.

• Introduzione al Modello Standard e oltre.
  • Cenni descrittivi sul Modello Standard; Higgs, parametri e matrice CKM.
  • Introduzione alla violazione di CP nel modello Standard.
  • Cenni descrittivi ai Modelli oltre lo Standard.
  • Masse e oscillazioni dei neutrini.
  • Cenno ai processi ad alta energia a basso Q**2.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

‐ B. R. Martin & G. Shaw, Particle Physics, Wiley.

‐ B. P. Roe, Particle Physics at the New Millennium, Springer.

‐ I. S. Hughes, Elementary Particles, Cambridge University Press.

‐ D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press.

‐ R.N. Cahn & G.Goldaber, The experimental foundation of particle physics, Cambridge University Press.

- M. Sozzi, Discrete Symmetries and CP Violation: From Experiment to Theory, Oxford.

- F. Halzen & A. D. Martin, Quarks and Leptons, Wiley.

- Quang Ho-Kim & Xuan-Yem Pham, Elementary Particles and Their Interactions, Springer.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SIMONE MARZANI (Presidente)

ALESSANDRO PETROLINI (Presidente)

CARLA BIGGIO

MARCO PALLAVICINI

GIOVANNI RIDOLFI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni si svolgeranno nel secondo semestre.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Prova scritta con eventuale orale

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’esame scritto contiene esercizi sia di carattere teorico, volti a verificare la comprensione degli argomenti svolti a lezione, sia di carattere applicativo. In quest’ultimo caso, la risoluzione di problemi numerici ha come obiettivo verificare l’apprendimento dei concetti discussi a lezione e la capacità dello studente di applicarli per risolvere problemi fisici. L’esame orale invece è facoltativo.