Parton structure of nucleons and nuclei

Efektywne słuchanie wykładu wymaga znajomości podstaw fizyki ogólnej, podstaw mechaniki kwantowej i elementarnej wiedzy na temat fizyki jądrowej.

w sali

Przegląd współczesnego stanu wiedzy na temat doświadczalnych i fenomenologicznych aspektów partonowej struktury nukleonów i jąder atomowych.

Treść

--------

1. Wstęp: jednostki, rzędy wielkości, 4-wektory, oddziaływania, metody doświadczalne. Amplituda i przekrój czynny reakcji; oddziaływania elektromagnetyczne, elastyczne czynniki struktury; diagramy Feynmana w elektrodynamice kwantowej, oddziaływania w obszarze czasu- i przestrzennopodobnym, nośniki oddziaływań.

2. Ośrodki doświadczalnych badań struktury nukleonu: w przeszłości (SLAC, DESY, FNAL) i obecnie (CERN, BNL, JLAB). Doświdczenia w układzie stałej tarczy i zderzających się wiązek i ich program badań. Obserwable.

3. Rozpraszanie elastyczne leptonów naładowanych na nukleonach i jądrach atomowych, elastyczny czynnik postaci i rozkład ładunku, wykres Rosenblutha. ,,Rewolucja w JLAB''.

4. Rozpraszanie głęboko nieelastyczne leptonów neutralnych i naładowanych na protonach, model kwarkowo-partonowy, funkcje struktury nukleonu, skalowanie i jego łamanie, rozkłady partonów w nukleonie, poprawiony model kwarkowy, funkcje struktury nukleonów związanych.

5. Podstawy QCD z uwzględnieniem asymptotycznej swobody i biegnącej stałej sprzężenia. Dopasowania QCD do danych i uniwersalne rozkłady partonów w nukleonie, funkcje fragmentacji.

6. Nowy stopień swobody: spin. Zagadka spinu protonu, spinowa struktura nukleonu w modelu kwarkowym, zależne od spinu funkcje struktury, metody doświadczalne w badaniach spinowych, wyniki pomiarów. Poprzeczność.

7. Modele oddziaływań silnych: programy symulujące typu LUND (PYTHIA, LEPTO, AROMA, ...). Poprawki radiacyjne i ich symulacja (RADGEN), symulacje detektorów (GEANT).

8.Inne aspekty oddziaływań głęboko nieelastycznych: obszar nieperturbacyjny, model dominacji mezonów wektorowych, fizyka małych wartości x, dyfrakcja.

9. Inne zagadnienia, w tym zaproponowane przez słuchaczy.

Literatura

-----------------

1. B. Martin and G. Shaw, Particle Physics (Manchester Physics Series), John Wiley, third edition, 2008.

2. D.H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press, fourth edition, 2000.

3. A.W. Thomas and W. Weise, The Structure of the Nucleon, Wiley-VCH, 2001.

4. Prace oryginalne.

Obycie z pojęciami, wynikami i opisem fenomenologicznym badań nad strukturą partonową nukleonów swobodnych i związanych. Umiejętność użycia publicznych narzędzi (baz danych, programów symulacyjnych, parametryzacji) potrzebnych w każdym niemal eksperymencie wysokich energii.

Nakład pracy studenta:

------------------------------------

1. wykład: 30 godz

2. przygotowanie do zajęć i rozwiązanie zadania egzaminacyjnego: 25 godz

3. przygotowanie do egzaminu: 25 godz

Egzamin

--------------

Idywidualny; opracowanie zagadnienia (rozwiązanie problemu) z użyciem komputerowych metod opracowania danych.

Nie przewidziane, jednak po wysłuchaniu wykładu studenci zdobędą istotne przygotowanie do pracy z analizą danych w dużych ośrodkach badawczych, np w CERN.