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.

Conoscenza della Fisica Generale, Derivate, Integrali, Equazioni differenziali, Meccanica quantistica

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

• Simmetria quark-leptone e mixing dei quark.
• Cenni sul meccanismo di GIM e sulla Matrice CKM.
• Cenni sulle oscillazioni di neutrini
• La Matrice PMNS di mescolamento dei neutrini

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

simmetria di parità

massa invariante

scoperta J/PSI

mescolamento dei quark

colore