CODICE 62422 ANNO ACCADEMICO 2024/2025 CFU 6 cfu anno 2 FISICA 9012 (LM-17) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/02 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO 1° Semestre MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE L'obiettivo del corso è quello di introdurre lo studente alla fisica dei processi relativistici e alle teorie di campo che descrivono le interazioni fondamentali. Verranno rivedute le necessarie nozioni di teoria dei campi che porteranno dapprima allo studio dell'Elettrodinamica Quantistica per passare poi alle teorie di gauge non abeliane, al Modello Standard delle Interazioni Elettrodeboli e alla cromodinamica quantistica. Nell'ultima parte del corso si presentera' una panoramica delle direzioni di ricerca attuali in questo campo. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI L’insegnamento si propone di illustrare la costruzione del modello standard di unificazione delle interazioni elettromagnetiche e deboli e della teoria delle interazioni fortidal punto di vista della teoria dei campi quantistici, a partire dalle osservazioni sperimentali rilevanti. Sara’ dato rilievo alle applicazioni e alle principali direzioni di estensione della teoria. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO Lo studente imparerà come si costruisce in maniera formale il Modello Standard delle Interazioni Elettrodeboli e le sue conseguenze fenomenologiche. A tal fine verranno innanzitutto forniti gli strumenti necessari di teoria dei campi per apprendere dapprima le basi dell'Elettrodinamica Quantistica, indi delle teorie di Yang-Mills e infine della rottura spontanea della simmetria, onde approdare alla costruzione completa del Modello Standard. Dopodiché, grazie alle tecniche di calcolo acquisite, lo studente sarà in grado di calcolare diversi processi (ampiezze di decadimento e sezioni d'urto) al prim'ordine in teoria delle perturbazioni. Nelle ultime lezioni ci si soffermerà sul problema della massa dei neutrini e si analizzeranno varie possibilità di estendere il modello standard per includere tali masse. Infine si accennerà brevemente ai problemi di tale modello e alle direzioni in cui è possibile estenderlo per risolverli. PREREQUISITI I contenuti dei corsi obbligatori, in particolare del corso di fisica teorica. PROGRAMMA/CONTENUTO Richiami di teoria dei campi. Campi scalari: richiami, propagatore scalare. Richiami di teoria dello scattering, matrice S. Il metodo dei diagrammi di Feynman. Regole di Feynman per gli scalari. Ampiezze di decadimento e sezioni d'urto. Campi spinoriali: richiami, propagatore fermionico. Regole di Feynman per i fermioni. Elettrodinamica quantistica: gauge-fixing e quantizzazione del campo elettromagnetico, accoppiamento con la materia. Regole di Feynman per l'elettrodinamica quantistica. Calcoli di ampiezze e tracce di matrici gamma. Calcolo sezione d'urto per scattering Compton e e+e- in mu+mu-. Teorie di gauge non abeliane: proprietà, algebre di Lie, SU(2), SU(3), SU(N). La nascita del Modello Standard: SU(2), SU(2)xU(1). Il teorema di Goldstone. Il meccanismo di Brout-Englert-Higgs: caso abeliano e caso non abeliano. La Lagrangiana del Modello Standard: parte bosonica, parte fermionica con masse dei fermioni nulle, termini di Yukava. La Lagrangiana nella base degli autostati di massa e l'origine del mixing CKM. Calcolo dell'ampiezza di decadimento del muone, del bosone di Higgs della Z e dello scattering elettrone neutrino. Derivazione della Lagrangiana di Fermi. Simmetrie accidentali del modello standard. Masse dei neutrini e modelli di seesaw. Panoramica sulla fisica oltre il modello standard. TESTI/BIBLIOGRAFIA Carlo M. Becchi and Giovanni Ridolfi, "An introduction to relativistic processes and the standard model of electroweak interactions", Springer Michael E. Peskin and Daniel. V. Schroeder, "An introduction to Quantum Field Theory", Perseus book F. Mandl and G. Shaw, "Quantum field theory", John Wiley and sons Ta-Pei Cheng and Ling-Fong Li, "Gauge Theory of Elementary Particle Physics", Oxford Science Publications DOCENTI E COMMISSIONI RICCARDO TORRE CARLA BIGGIO Ricevimento: Tutti i giorni, previo appuntamento via email. Commissione d'esame CARLA BIGGIO (Presidente) RICCARDO TORRE LEZIONI INIZIO LEZIONI Il corso si tiene nel primo semestre del secondo anno della laurea magistrale. Dal 27 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME L'esame prevede una prova orale. Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni. MODALITA' DI ACCERTAMENTO Nella prova scritta si vuole accertare che lo studente abbia acquisito le tecniche di calcolo proprie della teoria dei campi e che sappia quindi calcolare semplici sezioni d'urto o ampiezze di decadimento in processi del modello standard delle interazioni elettrodeboli, al primo ordine in teoria delle perturbazioni. Nella prova orale si verifica che lo studente abbia appreso i concetti fondamentali insegnati nel corso quali, ad esempio, le teorie di gauge, la rottura spontanea della simmetria e in particolare le caratteristiche fondamentali del modello standard delle interazioni elettrodeboli. Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 14/02/2025 09:00 GENOVA Esame su appuntamento 29/07/2025 09:00 GENOVA Esame su appuntamento 19/09/2025 09:00 GENOVA Esame su appuntamento ALTRE INFORMAZIONI Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: FISICA 9012 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare: • la denominazione dell’insegnamento • la data dell'appello • il cognome, nome e numero di matricola dello studente • gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti. Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti. Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche. Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici Agenda 2030 Istruzione di qualità Parità di genere