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FISICA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI

CODICE 61872
ANNO ACCADEMICO 2019/2020
CFU 6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA (LM-17) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
LINGUA Italiano
SEDE GENOVA (FISICA)
PERIODO 2° Semestre
PROPEDEUTICITA
Propedeuticità in ingresso
Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
  • FISICA 9012 (coorte 2018/2019)
  • FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847
  • FISICA TEORICA 61842
  • METODI MATEMATICI DELLA FISICA 2 61843
  • FISICA DELLA MATERIA 2 61844
  • FISICA 9012 (coorte 2019/2020)
  • FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847
  • FISICA TEORICA 61842
  • METODI MATEMATICI DELLA FISICA 2 61843
  • FISICA DELLA MATERIA 2 61844
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

Il corso si propone di approfondire alcune tematiche che sono al cuore della moderna ricerca in fisica delle particelle. 

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 con particolare riferimento allo studio delle interazioni forti.
  • Tutti gli argomenti sono corredati da svariati esempi e applicazioni.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna corredate di esempi ed esercizi. Per alcune presentazioni sui argomenti di fenomenologia verranno utilizzate anche slides.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma è del corso è diviso in due parti di circa 24 ore ciascuna:

PARTE A: Gli strumenti della fisica delle particelle (Alessandro Petrolini).

  • Richiami sul Modello Standard.
  • Complementi di Meccanica Quantistica. Esempi e Applicazioni.
  • Complementi di Meccanica Relativistica. Invarianza di Lorentz. Cinematica relativistica. Esempi e Applicazioni.
  • Decadimenti, Scattering e matrice S. Autostati di impulso e elicità. Larghezza di decadimento e Sezione d'urto. Spazio delle fasi. Cenno ai metodi perturbativi e ai diagrammi di Feynman. Esempi e Applicazioni.
  • Simmetrie. Simmetrie continue. Simmetrie discrete. Simmetrie e ampiezze di transizione. Esempi e Applicazioni.
  • Le propriet  delle particelle e loro determinazione. Leggi di Conservazione. Partial Wave analysis. Esempi e Applicazioni.

PARTE B: Fenomenologia delle interazioni forti e fisica ai collisori adronici (Simone Marzani).

  • Richiami di fisica adronica e modello a quark. Richiami sul modello a partoni.
  • L'elettrodinamica quantistica (QED) come teoria di gauge. Teoria delle perturbazioni e regole di Feynman.
  • La cromodinamica quantistica (QCD) come teoria di gauge non-Abeliana. Regole di Feynman. Analogie e differenze con la QED.
  • Proprietà  della QCD: libertà asitotica e confinamento. La costante di accoppiamento running.
  • Studio delle interazioni forti in collisioni elettrone-positrone. Sezione d'urto inclusive e rapporto R. Introduzione al concetto di jet e event shape. Misure della costante di accoppiamento forte. 
  • Studio delle interazioni forti in collisioni elettrone-protone. Il modello a partoni alla luce della QCD. Correzioni radiative ed equazioni DGLAP.
  • Cenni allo studio delle interazioni forti ai collider adronici.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

  • Thomson: Modern Particle Physics, Cambridge University Press
  • Halzen, Martin: Quarks and Leptons, Wiley
  • Ellis, Stirling, Webber: QCD and Collider Physics, Cambridge University Press

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SIMONE MARZANI (Presidente)

ALESSANDRO PETROLINI (Presidente)

CARLA BIGGIO

MARCO PALLAVICINI

GIOVANNI RIDOLFI

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna corredate di esempi ed esercizi. Per alcune presentazioni sui argomenti di fenomenologia verranno utilizzate anche slides.

INIZIO LEZIONI

Le lezioni si svolgeranno nel secondo semestre.

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Prova scritta con esercizi volta a verificare i concetti della prima parte del corso. La prova orale invece consiste nella discussione dello scritto e in un colloquio volto a verificare gli argomenti trattati nella seconda parte del corso.

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, della durata di circa 30 minuti, invece consiste essenzialmente nell'esposizione di uno degli argomenti affrontati nello studio delle interazioni forti.