Fizyka cząstek elementarnych
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | MFI-F-FCZE-LS-3/2 |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Fizyka cząstek elementarnych |
Jednostka: | Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
2.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | podstawy fizyki, podstawy fizyki kwantowej |
Sposób weryfikacji efektów kształcenia: | Egzamin |
Pełny opis: |
Wykład obejmuje takie podstawowe zagadnienia jak: wytwarzanie i detekcja, klasyfikacja, własności oraz oddziaływania cząstek elementarnych. Podkreślona jest rola symetrii i praw zachowania w opisie mikroświata. Omówiony jest Model Standardowy, jako podstawowy opis teoretyczny oddziaływań elektromagnetycznych, słabych i silnych pomiędzy fundamentalnymi składnikami materii, jakimi są leptony, kwarki i bozony pośredniczące. W ramach tego modelu sklasyfikowane są cząstki elementarne i podana struktura kwarkowa hadronów. TREŚCI REALIZOWANE: I. Wstęp 1. Krótka historia rozwoju fizyki cząstek elementarnych. 2. Ogólna klasyfikacja cząstek. • bozony i fermiony • leptony, kwarki i hadrony • cząstki pośredniczące w oddziaływaniach 3. Oddziaływania podstawowe– charakterystyka. 4. Jednostki. II. Elementy kinematyki relatywistycznej 1. Masa, energia i pęd. 2. Niezmienniki relatywistyczne. 3. Układ środka masy i laboratoryjny. III. Podstawowe pojęcia związane ze zderzeniami cząstek i ich rozpadami a) przekroje czynne, amplituda procesu, przestrzeń fazowa b) rezonanse i szerokość rozpadu c) świetlność wiązki zderzających się cząstek IV. Źródła wysokoenergetycznych cząstek 1. Promieniowanie kosmiczne. 2. Akceleratory. a) akceleratory liniowe b) akceleratory cykliczne – synchrotrony c) przykłady największych światowych akceleratorów V. Detekcja cząstek 1. Fizyczne podstawy detekcji cząstek – oddziaływanie cząstek naładowanych i promieniowania z materią. 2. Detektory pojedynczych cząstek – liczniki i kamery. 3. Detektory kaskad i kalorymetry. 4. Detektory hybrydowe. VI. Symetrie i prawa zachowania 1. Ciągłe transformacje czasoprzestrzenne i prawa zachowania energii, pędu i momentu pędu. 2. Transformacje dyskretne. a) inwersja przestrzenna i parzystość P • parzystość pionu • zachowanie parzystości w oddziaływaniach silnych i elektromagnetycznych b) sprzężenie ładunkowe C 3. Zachowanie liczby barionowej i leptonowej. 4. Zachowanie kwarkowej liczby zapachowej w oddziaływaniach silnych i elektromagnetycznych. 5. Odwrócenie czasu T i symetria CPT. 6. Izospin, dziwność i hiperładunek. VII. Model kwarkowy hadronów 1. Grupa symetrii SU(2) i SU(3). 2. Nonet i dekuplet mezonów. 3. Oktet i dekuplet barionów. 4. Spin i kolor kwarków. VIII. Oddziaływania hadron-hadron 1. Zachowanie dziwności i izospinu 2. Rezonanse hadronowe. IX. Oddziaływania elektromagnetyczne leptonów i kwarków 1. Diagramy Feynmana QED. 2. Elastyczne rozpraszanie elektronów na nukleonach – funkcje struktury nukleonu. 3. Głęboko nieelastyczne rozpraszanie elektronów na nukleonach – partony. X. Oddziaływania słabe 1. Klasyfikacja oddziaływań słabych. 2. Oddziaływania słabe w modelu Fermiego. • rozpad neutronu 3. Łamanie parzystości. 4. Neutrina. • skrętność neutrin • metody obserwacji neutrin 5. Mieszanie kwarków. a) macierz Cabbibo b) mechanizm GIM c) macierz CKM d) odkrycie cząstki J/ i kwarków b oraz t 6. Obojętne mezony K. a) stany mezonów K b) oscylacje dziwności c) niezachowanie CP 7. Mieszanie obojętnych mezonów D i B. XI. Model standardowy 1. Lokalna symetria cechowania. 2. Spontaniczne łamanie symetrii i mechanizm Higgsa. 3. Cząstki i oddziaływania w modelu standardowym. 4. Oddziaływania elektrosłabe – model Weinberga-Salama. a) funkcja Lagrange’a modelu standardowego b) cząstki Higgsa c) bozony pośredniczące Z i W e) diagramy Feynmana oddziaływań słabych f) eksperymentalne testy modelu standardowego 5. Oddziaływania silne kwarków – chromodynamika kwantowa (QCD) a) doświadczenia wskazujące na istnienie kwarków i koloru kwarków b) funkcja Lagrange’a QCD c) diagramy Faynmana QCD d) asymptotyczna swoboda i uwięzienie kwarków 6. Efektywne stałe sprzężenia oddziaływań elektromagnetycznych, słabych i silnych. XII. Zjawiska wykraczające poza model standardowy 1. Powody poszukiwania ogólniejszej teorii. 2. Supersymetria, superstruny i dodatkowe wymiary. 3. Teorie wielkiej unifikacji. 4. Oscylacje neutrin i ich masy. 5. Związek fizyki cząstek elementarnych z kosmologią. |
Literatura: |
LITERATURA Perkins D. H.: Wstęp do fizyki wysokich energii (2004) Leader E., Predazzi E.: Wstęp do teorii oddziaływań elementarnych (1990) Bransden B., Evans D.: Major J., Cząstki elementarne (1981) G.Białkowski, R.Sosnowski: Cząstki elementarne (1971) (przestarzałe) E.Skrzypczak, Z.Szefliński: Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych (2002) D. Griffiths: Introduction to Elementary Particle Physics (87) POPULARNE S.Weinberg: Pierwsze trzy minuty (80) F.Close: Kosmiczna cebula (88) S.Weinberg: Sen o teorii ostatecznej (94) L.Lederman, D.Teresi: Boska cząstka (96) A.Strzałkowski: O siłach rządzących światem (96) K.Fiałkowski: Opowieści o neutrinach (98) |
Efekty uczenia się: |
K_W05, T1P_W03, T1P_W04 |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2022/2023" (zakończony)
Okres: | 2023-02-27 - 2023-06-25 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | (brak danych) | |
Prowadzący grup: | (brak danych) | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/2024" (w trakcie)
Okres: | 2024-02-26 - 2024-06-23 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Marek Rogatko | |
Prowadzący grup: | Marek Rogatko | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie.