87967 - INTRODUCTION TO PARTICLE PHYSICS

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2020/2021

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the student will be introduced to the basic concepts of Particle Physics, with emphasis on the phenomenological and experimental approach. The student will acquire a basic knowledge of the fundamental interactions, the classification of particles and their properties, with reference to the Standard Model of particle physics based on leptons, quarks and gauge fields. In particular, the student will become familiar with the characteristics of the weak interaction and the phenomenology of low- and high-energy collisions with reference to classic and current experiments and he/she will have some hints on the functioning of accelerators and multipurpose detectors. Finally, the student will be able to solve simple exercises on the arguments treated in the lectures.

Contenuti

  • Origini storiche e concettuali; costituenti ed interazioni fondamentali (forti, elettromagnetiche e deboli).

  • Numeri quantici additivi e moltiplicativi (C, P, T); leggi di conservazione e regole di selezione; accoppiamenti, masse; unita' naturali di misura.

  • Probabilita' di transizione in teoria perturbativa (regola aurea di Fermi); sezioni d'urto, vite medie; relazione tra probabilita' di transizione e misure sperimentali.

  • Caratteristiche dell'interazione debole: decadimento beta e teoria di Fermi; violazione della parita'; universalita' dell'interazione debole; teoria di Cabibbo, modello GIM e matrice CKM.

  • Collisioni adrone-adrone di bassa energia; formazione e produzione di risonanze; misure di numeri quantici; modello statico a quark degli adroni; simmetrie di sapore e di spin.

  • Collisioni leptone-nucleone; "deep inelastic scattering"; modello a partoni e funzioni di struttura.

  • Caratteristiche di acceleratori lineari e collisori; conversione di energia in massa.

  • Misura di quantita' di moto ed energia ed identificazione di particelle nei rivelatori "multipurpose"

  • Collisioni adrone-adrone ad alta energia (sezioni d'urto, produzione di jet, di bosoni W e Z, di quark b e t), con particolare riferimento a LHC.

Testi/Bibliografia

  • D.H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Addison-Wesley

  • S. Braibant, G. Giacomelli, M. Spurio, Particelle ed interazioni fondamentali, Springer

  • note del docente su https://iol.unibo.it/

Metodi didattici

Lezioni in aula con esercitazioni.

Le esercitazioni svolte dal docente hanno lo scopo di consolidare la conoscenza degli argomenti trattati tramite degli esempi quantitativi concreti

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame di fine corso serve a valutare il grado di apprendimento da parte dello studente delle tematiche svolte e la sua comprensione dei principi fondamentali della Fisica delle Alte Energie.

La prova e` di tipo orale e sulla base della qualita` delle risposte fornite ad alcuni quesiti viene definito il voto.

Un prerequisito per accedere all'esame e' il completamento (senza voto) di una serie di quiz accessibili dal sito "Insegnamenti onLine"

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna normale e luminosa

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Castro