Wstęp do fizyki cząstek elementarnych I

Celem I-szej części wykładu specjalistycznego z fizyki cząstek jest dostarczenie podstawowych informacji o tej dziedzinie fizyki takich jak terminologia, opis liczb kwantowych i metody ich pomiaru, zasady zachowania, wybrane ważne zjawiska i doświadczenia, fizyka detektorów

Wykład będzie się składał z 3 bloków tematycznych: ogólnych własności cząstek elementarnych (20h), fizyki detektorów (4h) i wybranego aktualnego zagadnienia z fizyki cząstek(6h). Program tych dwóch bloków będzie się zmieniać co roku.

I. Ogólne własności cząstek elementarnych

1. Wiadomości wstępne: przekrój czynny, układ jednostek ħ = c = 1, eksperymenty formacji i produkcji cząstek.

2. Systematyka cząstek w modelu kolorowych kwarków i gluonów (konstrukcja multipletów mezonowych i barionowych)

3. Model kwarkowo - partonowy oddziaływań cząstek. Diagramy kwarkowe. Kąt Cabibbo, mechanizm GIM, macierz Kobayashi-Maskawy (CKM).

4. Zasady zachowania w fizyce cząstek. Zachowanie zapachów: S, C, B, T. Parzystość P, parzystość ładunkowa C, parzystość G, parzystość kombinowana CP. Wnioski z zasady zachowania izospinu w oddziaływaniach silnych (formalizm Szmuszkiewicza)

5. System neutralnych kaonów, oscylacje dziwności, regeneracja składowej krótkożyciowej. Niezachowanie parzystości CP.

6. Oscylacje neutrin słonecznych i atmosferycznych. Eksperymenty Superkamiokande, SNO i inne. Macierz mieszania Maki-Nakagawy-Sakaty (MNS).

7. Kinematyka oddziaływań. Wnioski z transformacji Lorentza. Zmienna x Feynmana, Pospieszność (rapidity) i pseudopospieszność (pseudorapidity). Rozpraszanie leptonów na hadronach. Zmienna x Bjorkena. Rozpraszanie głębokonieelastyczne (DIS).

8. Elementy analizy fal cząstkowych (PWA) w eksperymentach formacji cząstek.

9. Przegląd danych doświadczalnych o produkcji cząstek w oddziaływaniach lepton-lepton, lepton-hadron, hadron-hadron (przekroje czynne, krotności).

II. Fizyka detektorów (4h)

Program tego bloku będzie zmieniał się corocznie

III. Wybrane aktualne zagadnienie z fizyki cząstek (6h)

Program tego bloku będzie zmieniał się corocznie

Literatura

Podstawowa literatura

Donald H. PerkinsWstęp do Fizyki Wysokich Energii

F. Halzen, A.D. Martin Quarks and Leptons

Prace oryginalne i artykuły przeglądowe będą podawane na wykładzie

Po wysłuchaniu ze zrozumieniem wykładu student:

Będzie sprawnie posługiwać się terminologią stosowaną w fizyce cząstek,

Opanuje podstawowe metody opisu cząstek i ich oddziaływań w jeżyku kwarków i leptonów

Posiądzie rozeznanie w metodach pomiarowych stosowanych w fizyce cząstek

Zapozna się bardziej szczegółowo z wybranym aktualnym zagadnieniem poznawczym w fizyce cząstek

Metody i kryteria oceniania

Obecność i aktywność na wykładzie, problemy domowe do pisemnego rozwiązania, egzamin ustny

Praktyki zawodowe

Nie są przewidziane