Il corso si propone di fornire un'introduzione dettagliata alle moderne teorie di gauge delle interazioni fondamentali, con l'obiettivo di illustrare gli aspetti concettuali e teorici alla base del Modello Standard delle interazioni elettrodeboli e forti. Al termine del corso lo studente avrà acquisito gli elementi teorici di fondamento necessari per svolgere al meglio una tesi di laurea magistrale in fisica teorica ed in fisica delle particelle elementari, sia di tipo teorico che sperimentale.
Prerequisiti
Aver seguito il corso di Elettrodinamica Quantistica della laurea Magistrale e possedere conoscenze di base di fisica delle particelle elementari (come ad esempio acquisite nel corso Introduzione alla Fisica Nucleare e Subnucleare della laurea Triennale). Consigliabile ma non obbligatorio e` aver seguito il corso di Teoria Quantistica dei Campi.
Metodi didattici
Il corso e` organizzato in lezioni frontali, mirate all'illustrazione di tutti gli aspetti concettuali e formali relativi agli argomenti trattati mediante calcoli alla lavagna. Esempi tratti dall'attualità scientifica saranno discussi durante le lezioni per meglio illustrare il legame fra previsioni teoriche e conferme sperimentali.
Verifica Apprendimento
Esame orale. Lo studente dovrà dimostrare di essersi impadronito del formalismo relativo all'invarianza di gauge e al meccanismo di rottura di una simmetria e di come questi concetti trovino applicazione nello sviluppo delle attuali teorie delle interazioni fondamentali. Dovrà essere anche in grado di discutere le principali conseguenze fenomenologiche delle teorie.
Esami in presenza. Eccezioni sono previste per studenti con fragilità a lungo termine.
Testi
C. Quigg, Gauge Theories of the Strong, Weak and Electromagnetic Interactions, Addison Wesley Longman, Inc.
M.E. Peskin and D.V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory, CRC Press.
M.D. Schwartz. Quantum Field Theory and the Standard Model, Cambridge University Press.
Contenuti
Lagrangiane ed equazioni del moto dei campi liberi. Chiralità, elicità e spinori di Weyl. Simmetrie interne, teorema di Nother e cariche conservate. Elettrodinamica quantistica (QED) come teoria di gauge abeliana. Elettrodinamica scalare. Invarianza di gauge non abeliana: teorie di Yang-Mills. Rottura spontanea della simmetria: modello di Goldstone e meccanismo di Higgs. La teoria dell'unificazione elettrodebole: gruppo di simmetria, Lagrangiana e principali implicazioni fenomenologiche. Interazioni forti e cromodinamica quantistica (QCD): Lagrangiana, simmetrie esatte e approssimate, principali conseguenze fenomenologiche. Verifiche del Modello Standard ai collider leptonici ed adronici. Quantizzazione delle teoria di gauge. Comportamento asintotico delle teorie di gauge e running delle costanti di accoppiamento della QED e QCD.
