ID:
510302
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (23/09/2024 - 10/01/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
L'obiettivo del corso è fornire agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere e interpretare le misure sperimentali in fisica delle particelle elementari. In particolare, verranno analizzate le misure di precisione e le scoperte effettuate presso i collisori di leptoni e adroni, al fine di comprenderne l'importanza e l'impatto sul Modello Standard.
Prerequisiti
Si richiede di aver seguito un corso di introduzione alla fisica nucleare e subnucleare, che abbia fornito una conoscenza preliminare della fisica delle particelle.
E' richiesta la conoscenza di meccanica quantistica e di concetti base di cinematica relativistica.
E' richiesta la conoscenza di meccanica quantistica e di concetti base di cinematica relativistica.
Metodi didattici
L'insegnamento si realizza con lezioni frontali, svolte con l'ausilio di presentazioni, messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma Kiro. Inoltre, sono accessibili su Kiro anche le note redatte dal docente.
Verifica Apprendimento
Esame orale.
La prima parte dell'esame consistera' nella discussione critica di una pubblicazione scientifica relativa ad uno degli argomenti affrontati durante il corso. Gli studenti potranno scegliere l'articolo e proporlo al docente con sufficiente anticipo. La discussione di tale articolo potra' essere supportata da una breve presentazione (10-15 minuti), con l'ausilio di slides. L'esame proseguira' poi con domande di carattere generale per sondare le conoscenze degli argomenti inclusi nel programma del corso.
La prima parte dell'esame consistera' nella discussione critica di una pubblicazione scientifica relativa ad uno degli argomenti affrontati durante il corso. Gli studenti potranno scegliere l'articolo e proporlo al docente con sufficiente anticipo. La discussione di tale articolo potra' essere supportata da una breve presentazione (10-15 minuti), con l'ausilio di slides. L'esame proseguira' poi con domande di carattere generale per sondare le conoscenze degli argomenti inclusi nel programma del corso.
Testi
- M. Thomson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press
- A. Rubbia, Phenomenology of Particle Physics, Cambridge University Press
- D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, 2nd edition, Wiley
Materiale aggiuntivo (articoli, rassegne, note del docente, ...) verra' fornito dal docente e reso disponibile sulla piattaforma Kiro.
- A. Rubbia, Phenomenology of Particle Physics, Cambridge University Press
- D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, 2nd edition, Wiley
Materiale aggiuntivo (articoli, rassegne, note del docente, ...) verra' fornito dal docente e reso disponibile sulla piattaforma Kiro.
Contenuti
- Introduzione ai collisionatori, alla misura delle variabili di interesse e alla loro interpretazione.
- Formulazione relativistica della meccanica quantistica: dall'equazione di Schroedinger all'equazione di Dirac in forma covariante.
- La lagrangiana di QED: studio della sezione d'urto nel sistema del centro di massa.
- Test di QED a basse ed alte energie: studio del positronio, studio del processo e+e- → mu+mu-, dello scattering Bhabha e+e- → e+e-, della produzione di coppie e+e- → γγ e confronto con i risultati sperimentati ai collider (PETRA, TRISTAN, LEP).
- Scattering elastico e-p: sezione d'urto differenziale in ampiezze di elicità per lo scattering di Rutherford e Mott, e fattori di forma. Scattering elastico relativistico elettrone-protone: formula di Rosenbluth, fattori di forma di Dirac e Pauli, fattori di forma GE e GM e misura sperimentale (esperimento di Hoftstadter). Scattering fortemente inelastico e-p: variabili cinematiche Lorentz-invarianti, sezione d'urto differenziale, Bjorken scaling, relazione di Callan-Gross e studio dei risultati dell'esperimento SLAC-MIT.
- Scattering elettrone-quark e modello a quark costituenti; Parton Distribution Functions (PDFs): determinazione e misura delle PDF, violazioni di scala, e-p scattering al collisionatore HERA.
- Dalla QED alla QCD: carica di colore, confinamento del colore, adronizzazione, running delle costanti di accoppiamento elettromagnetica e forte, libertà asintotica. Modello statico a quark: SU(2) e SU(3) di sapore.
- QCD nell'annichilazione elettrone-positrone: il rapporto Rμμ, osservazione dei jet, scoperta e produzione di gluoni, sezione d'urto per il processo ud → ud.
- La scoperta dei quark pesanti charm e beauty, spettroscopia degli stati di charmonio e bottomonio.
- Studio delle collisioni adroniche: variabili cinematiche (rapidità e pseudorapidità), processo Drell-Yan process (pp ̄ → μ+μ−X) come esempio per il calcolo della sezione d'urto nelle collisioni adrone-adrone. Analisi delle risonanze: formazione, produzione e Dalitz plot.
- Universalità dell'interazione debole leptonica e interazione debole adronica: parametrizzazione della matrice CKM e analisi delle misure sperimentali per la determinazione dei suoi elementi. Violazione della CP parità: oscillazione dei kaoni neutri e dei mesoni neutri pesanti (B0 e D0).
- Test del Modello Standard: misure sperimentali ai collisionatori leptonici (LEP) e adronici (Tevatron e LHC), quali scoperta e misure di massa e larghezza dei bosoni W e Z0; scoperta e misura di massa del top; proprietà, limiti indiretti, ricerca e scoperta del bosone di Higgs.
- Formulazione relativistica della meccanica quantistica: dall'equazione di Schroedinger all'equazione di Dirac in forma covariante.
- La lagrangiana di QED: studio della sezione d'urto nel sistema del centro di massa.
- Test di QED a basse ed alte energie: studio del positronio, studio del processo e+e- → mu+mu-, dello scattering Bhabha e+e- → e+e-, della produzione di coppie e+e- → γγ e confronto con i risultati sperimentati ai collider (PETRA, TRISTAN, LEP).
- Scattering elastico e-p: sezione d'urto differenziale in ampiezze di elicità per lo scattering di Rutherford e Mott, e fattori di forma. Scattering elastico relativistico elettrone-protone: formula di Rosenbluth, fattori di forma di Dirac e Pauli, fattori di forma GE e GM e misura sperimentale (esperimento di Hoftstadter). Scattering fortemente inelastico e-p: variabili cinematiche Lorentz-invarianti, sezione d'urto differenziale, Bjorken scaling, relazione di Callan-Gross e studio dei risultati dell'esperimento SLAC-MIT.
- Scattering elettrone-quark e modello a quark costituenti; Parton Distribution Functions (PDFs): determinazione e misura delle PDF, violazioni di scala, e-p scattering al collisionatore HERA.
- Dalla QED alla QCD: carica di colore, confinamento del colore, adronizzazione, running delle costanti di accoppiamento elettromagnetica e forte, libertà asintotica. Modello statico a quark: SU(2) e SU(3) di sapore.
- QCD nell'annichilazione elettrone-positrone: il rapporto Rμμ, osservazione dei jet, scoperta e produzione di gluoni, sezione d'urto per il processo ud → ud.
- La scoperta dei quark pesanti charm e beauty, spettroscopia degli stati di charmonio e bottomonio.
- Studio delle collisioni adroniche: variabili cinematiche (rapidità e pseudorapidità), processo Drell-Yan process (pp ̄ → μ+μ−X) come esempio per il calcolo della sezione d'urto nelle collisioni adrone-adrone. Analisi delle risonanze: formazione, produzione e Dalitz plot.
- Universalità dell'interazione debole leptonica e interazione debole adronica: parametrizzazione della matrice CKM e analisi delle misure sperimentali per la determinazione dei suoi elementi. Violazione della CP parità: oscillazione dei kaoni neutri e dei mesoni neutri pesanti (B0 e D0).
- Test del Modello Standard: misure sperimentali ai collisionatori leptonici (LEP) e adronici (Tevatron e LHC), quali scoperta e misure di massa e larghezza dei bosoni W e Z0; scoperta e misura di massa del top; proprietà, limiti indiretti, ricerca e scoperta del bosone di Higgs.
Lingua Insegnamento
INGLESE
Altre informazioni
Per ulteriori informazioni, gli studenti sono invitati a contattare il docente per programmare un colloquio.
Corsi
Corsi
SCIENZE FISICHE
Laurea Magistrale
2 anni
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