20402217-1 - FISICA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI MOD. A

modulo A: acquisire le conoscenze fondamentali sulle basi fenomenologiche del Modello Standard delle Particelle Elementari e sui principi di rivelazione delle particelle

SALAMANNA GIUSEPPE

scheda docente | materiale didattico

Programma

MODULO A
a) parte generale/strumenti formali:
- Equazioni quantistiche relativistiche, regole di selezione, sezioni d'urto e risonanze.
- Principi di invarianza e leggi di conservazione, trasformazioni continue e discrete, parità, coniugazione di carica, inversione temporale.

b) prima fenomenologia, adroni:
- Isospin forte, stranezza. Isospin del pione e misure correlate.
- Plot di Dalitz e loro interpretazione. Puzzle Theta-tau
- Richiami sul modello a quark.
- Modello a partoni, densità di quark e antiquark.

c) interazioni elettro-deboli, decadimenti, mescolamento dei sapori:
- Hamiltoniana e fenomenologia delle interazioni deboli. Vincoli sperimentali da esp. di Wu (violazione P) e di Goldhaber (elicita' neutrino)
- Angolo di Cabibbo, meccanismo GIM e scoperta del charm. Scoperta del leptone tau. "November revolution" del 1974
- Modello standard delle interazioni elettrodeboli e sue verifiche: scoperta delle correnti neutre, esp. Gargamelle. UA1/UA2 e scoperta dei bosoni W e dello Z.
- Violazione della simmetria CP, mescolamento di sapori pesanti. Cenni a B-factories e misure degli angoli CKM da mesoni B.
- Fisica dei neutrini dalla teoria di Fermi ad oggi con particolare riguardo per le oscillazioni di neutrino.

d) QCD: anatomia e all'opera ai moderni collisionatori:
- Cromo-dinamica quantistica, colore, gluoni, confinamento, urti profondamente anelastici.
- Evoluzioni di eventi a collisionatori adronici, cascata partonica, algoritmi e misure dei jet a Tevatron.

e) Cenni alle strumentazioni sperimentali, anche per teorici
- Interazioni della radiazione con la materia. Tecniche di base della rivelazione delle particelle.

Testi Adottati

TESTI:
(Leo W.R.)Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments [Springer-Verlag 1994]
(Perkins D.H.)Introduction to High Energy Physics, 4th edition, [Cambridge University Press, 2000]
(Cahn R.N. and Goldhaber G.)The experimental Foundations of Particle Physics [Cambridge University Press, 1989]
(Halzen F., Martin A.D.) Quarks and leptons [Wiley]

Lucidi e articoli verranno forniti e caricati sulla pagina del corso.

Modalità Erogazione

Il corso viene tenuto principalmente con lezioni frontali, al fine di garantire l'apprendimento dei contenuti, come delineato nella sezione "Obiettivi formativi". Verra' spesso seguito un approccio "storico", in base al quale si introdurranno le conoscenze per come la comunita' scientifica le ha acquisite sperimentalmente ed integrate in una teoria comprensiva, il Modello Standard. Alle lezioni frontali alla lavagna si alterneranno alcune lezioni con lucidi, laddove sia importante mostrare grafici e/o apparati sperimentali. Al fine di abituare gli studenti alla lettura critica della letteratura scientifica di settore ed alla descrizione dei set-up sperimentali, durante le lezioni saranno anche forniti e discussi articoli scientifici sulle piu' rilevanti misure dagli anni '50 ad oggi. Il modulo B sara' prevalentemente effettuato per mezzo di lucidi ed articoli di sviluppo di strumentazione. Il tutorial su ROOT sara' interattivo al computer.

Modalità Valutazione

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova orale. Si parte da una presentazione da parte dello studente, in cui si illustra, discute criticamente una misura di fisica delle particelle; oppure si illustra un aspetto della fenomenologia mostrando le principali misure che lo studiano. Gli studenti possono prendere a spunto un articolo o svolgere una loro sintesi coerente di piu' articoli, una parte sperimentale e' sempre richiesta anche per i teorici. L'esame prosegue poi con domande sulla presentazione e, successivamente, integrando con domande su altre parti del corso per sondare la solidita' delle conoscenze; e per vagliare la capacita' dello studente di ricollegare tra di loro i vari aspetti della fisica delle particelle elementari

PETRUCCI FABRIZIO

scheda docente | materiale didattico

Programma

MODULO A
a) parte generale/strumenti formali:
- Equazioni quantistiche relativistiche, regole di selezione, sezioni d'urto e risonanze.
- Principi di invarianza e leggi di conservazione, trasformazioni continue e discrete, parità, coniugazione di carica, inversione temporale.

b) prima fenomenologia, adroni:
- Isospin forte, stranezza. Isospin del pione e misure correlate.
- Plot di Dalitz e loro interpretazione. Puzzle Theta-tau
- Richiami sul modello a quark.
- Modello a partoni, densità di quark e antiquark.

c) interazioni elettro-deboli, decadimenti, mescolamento dei sapori:
- Hamiltoniana e fenomenologia delle interazioni deboli. Vincoli sperimentali da esp. di Wu (violazione P) e di Goldhaber (elicita' neutrino)
- Angolo di Cabibbo, meccanismo GIM e scoperta del charm. Scoperta del leptone tau. "November revolution" del 1974
- Modello standard delle interazioni elettrodeboli e sue verifiche: scoperta delle correnti neutre, esp. Gargamelle. UA1/UA2 e scoperta dei bosoni W e dello Z.
- Violazione della simmetria CP, mescolamento di sapori pesanti. Cenni a B-factories e misure degli angoli CKM da mesoni B.
- Fisica dei neutrini dalla teoria di Fermi ad oggi con particolare riguardo per le oscillazioni di neutrino.

d) QCD: anatomia e all'opera ai moderni collisionatori:
- Cromo-dinamica quantistica, colore, gluoni, confinamento, urti profondamente anelastici.
- Evoluzioni di eventi a collisionatori adronici, cascata partonica, algoritmi e misure dei jet a Tevatron.

e) Cenni alle strumentazioni sperimentali, anche per teorici
- Interazioni della radiazione con la materia. Tecniche di base della rivelazione delle particelle.

Testi Adottati

TESTI:
(Leo W.R.)Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments [Springer-Verlag 1994]
(Perkins D.H.)Introduction to High Energy Physics, 4th edition, [Cambridge University Press, 2000]
(Cahn R.N. and Goldhaber G.)The experimental Foundations of Particle Physics [Cambridge University Press, 1989]
(Halzen F., Martin A.D.) Quarks and leptons [Wiley]

Lucidi e articoli verranno forniti e caricati sulla pagina del corso.

Modalità Erogazione

Il corso viene tenuto principalmente con lezioni frontali, al fine di garantire l'apprendimento dei contenuti, come delineato nella sezione "Obiettivi formativi". Verra' spesso seguito un approccio "storico", in base al quale si introdurranno le conoscenze per come la comunita' scientifica le ha acquisite sperimentalmente ed integrate in una teoria comprensiva, il Modello Standard. Alle lezioni frontali alla lavagna si alterneranno alcune lezioni con lucidi, laddove sia importante mostrare grafici e/o apparati sperimentali. Al fine di abituare gli studenti alla lettura critica della letteratura scientifica di settore ed alla descrizione dei set-up sperimentali, durante le lezioni saranno anche forniti e discussi articoli scientifici sulle piu' rilevanti misure dagli anni '50 ad oggi. Il modulo B sara' prevalentemente effettuato per mezzo di lucidi ed articoli di sviluppo di strumentazione. Il tutorial su ROOT sara' interattivo al computer.

Modalità Valutazione

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova orale. Si parte da una presentazione da parte dello studente, in cui si illustra, discute criticamente una misura di fisica delle particelle; oppure si illustra un aspetto della fenomenologia mostrando le principali misure che lo studiano. Gli studenti possono prendere a spunto un articolo o svolgere una loro sintesi coerente di piu' articoli, una parte sperimentale e' sempre richiesta anche per i teorici. L'esame prosegue poi con domande sulla presentazione e, successivamente, integrando con domande su altre parti del corso per sondare la solidita' delle conoscenze; e per vagliare la capacita' dello studente di ricollegare tra di loro i vari aspetti della fisica delle particelle elementari