Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

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 2019/2020" (zakończony)

Okres: 2020-02-26 - 2020-06-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jerzy Żuk
Prowadzący grup: Jerzy Żuk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie.