Modern Experimental Particle Physics I

fizyka

Znajomość Szczególnej Teorii Względności oraz podstaw nierelatywistycznej mechaniki kwantowej.

Wprowadzenie do współczesnej fizyki cząstek i przegląd najważniejszych wyników eksperymentów fizyki wysokich energii.

Model Standardowy fizyki cząstek to teoria, która opisuje znane nam cząstki fundamentalne i zachodzące pomiędzy nimi oddziaływania. Jego szczegółowe przedstawienie w ścisłym powiązaniu z wynikami doświadczalnymi jest głównym celem wykładu.

W pierwszym semestrze wykład będzie się składał z pięciu bloków tematycznych:

1. Wprowadzenie do fizyki cząstek

- opis kursu, cząstki i oddziaływania w Modelu Standardowym

- historia rozwoju, pojęcia podstawowe

- podstawy szczególnej teorii względności

2. Wprowadzenie do eksperymentów fizyki cząstek

- akceleratory i zderzacze cząstek

- oddziaływanie cząstek w materii

- detektory cząstek i duże eksperymenty

3. Elektrodynamika kwantowa (QED) i oddziaływania elektrosłabe

- równanie Diraca, diagramy Feynmana, przekrój czynny

- rola symetrii w fizycze cząstek, prawa zachowania

- oddziaływania słabe

- macierz CKM, łamanie CP w Modelu Standardowym

- Model Standardowy oddziaływań elektrosłabych i mechanizm Higgsa

4. Podstawy fizyki neutrin

- własności neutrin

- źródła neutrin

- oddziaływania neutrin

- wprowadzenie do modelu oscylacji neutrin

- masy neutrin

5. Oddziaływania silne i struktura nukleonu

- od rozpraszania elastycznego do głęboko nieelastycznego: czynniki postaci i koncepcja partonów (model Feynmana)

- podstawy QCD, rozkłady partonów i ich wyznaczanie

Każdy blok będzie obejmował wprowadzenie teoretyczne, przegląd metod pomiarowych i podsumowanie wyników doświadczalnych w danej dziedzinie. Bloki będą prowadzone przez różnych wykładowców.

1. Donald H. Perkins, Wstęp do Fizyki Wysokich Energii, Wydawnictwo Naukowe PWN 2020

2. F. Halzen i A.D. Martin, Quarks and Leptons, Wiley 1984

3. Mark Thompson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press 2018

4. Donald H. Perkins, Particle astrophysics, Oxford 2003

5. Jim Baggott, Higgs, Oxford 2012

Po ukończeniu kursu student:

WIEDZA

1. Zna cząstki fundamentalne Modelu Standardowego i ich oddziaływania

2. Zna wyniki doświadczeń, które ukształtowały naszą obecną wiedzę o Modelu Standardowym

3. Zna różne metody testowania Modelu Standardowego i poszukiwania odstępstw od jego przewidywań

UMIEJĘTNOŚCI

1. Potrafi opisać strukturę materii i ewolucję Wszechświata w języku fizyki cząstek

2. Potrafi interpretować wyniki eksperymentów fizyki i astrofizyki cząstek

3. Potrafi jakościowo przewidywać przebieg różnych procesów zderzeń cząstek wysokiej energii

Kryteria oceny:

* obecności na wykładach

* ćwiczenia domowe wykonywane w trakcie semestru

* końcowy egzamin pisemny