ELEMENTARY PARTICLE PHYSICS -I

Il corso si propone di presentare agli studenti i fondamenti concettuali e fenomenologici della fisica delle particelle elementari, ponendo particolare attenzione al punto di vista sperimentale. Vengono anche presentati in dettaglio alcuni degli esperimenti che hanno portato a scoperte fondamentali nel campo.

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)

Comprensione critica dei fondamenti della fisica sperimentale delle particelle elementari. Comprensione dei metodi di misura e delle tecniche di ricerca.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

Capacità di distinguere processi permessi da quelli proibiti e di identificare le leggi di conservazione che determinano questi aspetti. Capacità di estrapolare i concetti appresi a ricerche future. Capacità di identificare gli elementi chiave per la fisica di scoperta.

Abilità comunicative (communication skills).

Competenze nella comunicazione nell’ambito della Fisica delle Particelle Elementari, utilizzo del linguaggio scientifico e della terminologia tipica della Fisica delle Particelle Elementari.

Capacità di apprendimento (learning skills).

Acquisizione di adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e della capacità di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo della fisica delle particelle che in ambiti contigui.

Quattro ore di lezione a settimana per dodici settimane.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato sopra, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenza della Fisica Generale, Derivate, Integrali, Equazioni differenziali, Meccanica quantistica, relatività speciale.

La frequenza delle lezioni è obbligatoria.

• Richiami e Generalità
  • Il concetto di particella e i suoi numeri quantici
  • Fermioni e bosoni. Particelle e antiparticelle
  • Le forze di Yukawa
  • Elementi di cinematica relativistica
  • Le unità di misura naturali
• Esperimenti fondamentali di fisica delle particelle elementari

​​ - scoperta neutrino muonico

- violazione di parità nel decadimento beta e in quello del pione

- misura dell'elicità del neutrino

- scoperta J/PSI

- misura violazione di parità nel decadimento del K long

- scoperta delle correnti neutre e dei bosoni Z e W

- scoperta del quark Top

- scoperta neutrino tau (esperimento DONUTS)

- Esperimento OPERA

• Il Modello a Quark e la carica di colore
  • Mesoni e Barioni.
  • Classificazione in multipletti
  • Numeri quantici adronici: Barionico, Isospin, Stranezza, Charm, Bottom, Top
  • Il colore;
  • Libertà asintotica e confinamento.
  • Getti di adroni
  • Polarizzazione del vuoto.
  • Esperimenti di scoperta della particella J/PSI
  • Charmonio e Bottomio.
  • Deep Inelastic Scattering e-e ed e-p, Fattori di Forma, Funzione di Struttura

- Le interazioni deboli

• Richiami del decadimento beta
• Decadimento del pione, del muone, del Kaone.
• Violazione della parità nei decadimenti deboli.
• L’unificazione elettrodebole di Glashow, Salam e Weinberg
• La scoperta delle correnti neutre: l’esperimento Gargamelle
• La scoperta dei bosoni vettori W e Z: gli esperimenti UA1 e UA2
• Oscillazioni di stranezza e violazione di CP nel settore dei kaoni: l’esperimento di Christenson
• Elicità dei neutrini: l’esperimento di Goldhaber

- mescolamento dei quark

1. Particle Physics, B.R. Martin, G. Shaw, John Wiley and Son
2. A. Bettini – Elementary Particle Physics – Cambridge University Press 2008;
3. G. Giacomelli – Kinematics of Particle Reactions - Physics Reports 26 (1987)285;
4. D.H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, D.H. Addison-Wesley
5. R.N. Cahn, G.Goldhaber - The Experimental Fundation of Particle Physics – Cambridge University Press

Esame orale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

L'esame può vertere su TUTTI gli argomenti trattati durante il corso. Alcuni possibili argomenti sono ad esempio:

simmetria di parità

massa invariante

scoperta J/PSI

mescolamento dei quark

colore