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CODICE 61872
ANNO ACCADEMICO 2023/2024
CFU
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
SEDE
  • GENOVA
PERIODO 2° Semestre
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

L'insegnamento  approfondisce i concetti fondamentali, la fenomenologia e alcuni aspetti sperimentali della fisica delle particelle elementari come descritta dal Modello Standard.

 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Obiettivo dell'insegnamento 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

L'insegnamento si propone di fornire un quadro coerente della fenomenologia delle particelle elementari e degli strumenti metodologici e sperimentali per comprenderne i principali risultati.

Al termine del corso gli studenti saranno in grado di:

  • individuare le principali grandezze di interesse in un processo di fisica delle particelle elementari,  calcolare le principali osservabili e valutarne l’ordine di grandezza;
  • sfruttare gli strumenti acquisiti per individuare un metodo di misura per il processo in questione individuandone eventuali criticità

PREREQUISITI

Fisica Generale, Fisica Nucleare e delle Particelle 1 e 2.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna corredate di esempi e applicazioni.

PROGRAMMA/CONTENUTO

  • Complementi di Meccanica Quantistica e Meccanica Relativistica. Esempi e Applicazioni alla FdP.
  • Decadimenti e Scattering; operatore S; autostati di impulso e elicità. Larghezza di decadimento e Sezione d'urto. Spazio delle fasi. Ampiezza invariante di transizione. Cenno ai metodi perturbativi ed euristica dei diagrammi di Feynman. Esempi e Applicazioni.
  • Simmetrie. Simmetrie e ampiezze di transizione. Leggi di Conservazione. Esempi e Applicazioni.
  • Fisica delle interazione forti e elettrodeboli:
    • Interazioni elettromagnetiche: QED come teoria di gauge; verifiche sperimentali a bassa energia: g-2; verifiche sperimentali ad alte energie: processo e+e- -> mu+ mu-; running della costante di accoppiamento della QED.
    • Interazioni forti: evidenze sperimentali del colore, QCD come teoria di gauge. Rappresentazione degli adroni come singoletti di colore. Running di alpha_s. QCD sul reticolo. QCD in collisioni e+e-. Scattering quark-quark, valutazione dei fattori di colore. Potenziali di colore. Parton density function e loro determinazione sperimentale. Variabili cinematiche di un collider adronico. Processo di Drell Yan. Processo qq -> 2j. Fattorizzazione, frammentazione. Fisica dei jet: algoritmi di jet. Determinazione sperimentale di alpha_s.
    • Interazioni elettrodeboli: evidenze sperimentali delle interazioni deboli. Decadimento del W. Unificazione elettrodebole: corrente elettromagnetica e corrente dello Z.  Decadimento dello Z. Scoperte del W e dello Z. Sezione d’urto e+e- -> Z -> mu+ mu-.  Massa e larghezza dello Z. Numero di famiglie di neutrini. Massa e larghezza del W. Misure dell'asimmetria FB. Fit elettrodeboli. Scoperta del top. Meccanismo di Higgs (toy model). Meccanismo di Higgs nel MS. Decadimento e produzione del bosone di Higgs. Scoperta del bosone di Higgs.
  • Fisica del Flavour e dei neutrini
    • Fisica delle interazioni deboli adroniche. Angolo di Cabibbo. Matrice CKM. Misura dei moduli degli elementi della matrice CKM. Triangoli di unitarietà. Oscillazioni di mesoni neutri. Misure di oscillazioni nel sistema dei kaoni neutri e nel sistema dei mesoni B Violazione di CP.
    • Fisica delle interazioni deboli leptoniche. Oscillazioni di neutrini. Matrice PMNS. Masse dei neutrini e gerarchia di massa. Violazione di CP. Esperimenti di oscillazione di neutrini.  .
  • Cenni a Fisica oltre il Modello Standard

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Principali Riferimenti Bibliografici

Fisica relativistica: Hagedorn, Byckling-Kajantie.

Fisica quantistica: Sakurai.

Teoria dei campi: Weinberg, Landau, Misner-Thorne-Wheeler, Peskin-Schroeder.

Simmetrie: Sozzi, Bigi-Sanda, Sakurai.

Fisica matematica: Ticciati.

Fenomenologia: Nagashima, Quang Ho-Kim, Xuan-Yem Pham

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ALESSANDRO PETROLINI (Presidente)

ROBERTA CARDINALE

FABRIZIO PARODI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

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Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile all'indirizzo EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale. Lo/La studente/essa potrà iniziare discutendo un argomento da lui/lei scelto, dovrà poi rispondere a domande inerenti la restante parte del programma.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale è strutturato in modo da valutare il grado di preparazione dello studente e la sua capacità di discutere criticamente i contenuti dell'insegnamento.
Si accerterà inoltre la capacità di sfruttare le conoscenze acquisite per stimare ordini di grandezze di processi in fisica dele particelle e definire possibili strategie di misura.