Pla docent de l'assignatura

 

 

Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Partícules Elementals

Codi de l'assignatura: 568428

Curs acadèmic: 2019-2020

Coordinació: Joan Soto Riera

Departament: Departament de Física Quàntica i Astrofísica

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

60.5

 

-  Teoria

Presencial

 

49.5

 

-  Teoricopràctica

Presencial

 

11

Treball tutelat/dirigit

49.5

Aprenentatge autònom

40

 

 

Recomanacions

 

Haver aprovat alguna assignatura introductòria sobre física nuclear i de partícules, com pot ser la del grau de Física de la UB.

Haver cursat alguna assignatura introductòria sobre física d’altes energies i acceleradors, com pot ser la del grau de Física de la UB.

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

En aquesta assignatura es fa una introducció a la física de partícules elementals moderna; per tant, el contingut teòric és una descripció general de la matèria. En primer lloc, s’exposa la taxonomia bàsica de la física de partícules. Seguidament, s’estudien les regles de conservació i les simetries i s’expliquen les nocions bàsiques de la teoria de camps necessàries per a la quantificació de processos relativistes. Posteriorment, es descriuen les tres teories de gauge consolidades (electrodinàmica quàntica, cromodinàmica quàntica i interaccions electrofebles) i les tècniques fonamentals per avaluar les seccions eficaces i les velocitats de desintegració en determinats processos de primer ordre.

 

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció a la física de partícules

*  Partícules elementals i interaccions. Barions i mesons. Interaccions febles. Més generacions

2. Camps per a partícules lliures. Simetries discretes

*  Camps escalars. Fermions de Dirac. Camps vectorials. Simetries C, P i T. Propagadors

3. Simetries contínues en física de partícules

*  Grups de simetries i lleis de conservació. Rotacions i conservació del moment angular. Grups de Lie i àlgebres de Lie. Representacions de SU(2) i SU(3)

4. Model de quarks i teories efectives dels hadrons

*  Simetries internes i classificació dels hadrons. Model de quarks no relativista. Model sigma lineal. Model sigma no lineal

5. Electrodinàmica quàntica per a leptons

*  La interacció electromagnètica com a teoria de gauge (abeliana) amb U(1) en electrodinàmica quàntica. Càlcul de les amplituds de dispersió i de les seccions eficaces a nivell d’arbre en múltiples processos d’electrodinàmica quàntica (e-mu- --> e-mu-, e+e- --> mu+mu-, e-e- --> e-e-, e-gamma --> e-gamma). Variables de Mandelstam. Conservació de l’helicitat a altes energies

6. Electrodinàmica quàntica i estructura dels hadrons

*  Factors de forma. Dispersió elàstica e-p --> e-p: factors de forma dels protons. Dispersió inelàstica e-p --> e-p. Escalat de Bjorken i quarks. Funcions de distribució dels quarks. Gluons. El lagrangià de l’electrodinàmica quàntica

7. Interaccions fortes: cromodinàmica quàntica

*  Representacions de SU(N). Simetries internes i classificació dels hadrons: sabors SU(2) i SU(3) dels isospins. Evidència de tres colors: e+e- --> hadrons. Regles de Lagrange i Feynman en cromodinàmica quàntica. Interaccions q qbar: singlets de color i octets de color. Llibertat asimptòtica: QDC pertorbativa i factorització. Proves de QDC pertorbativa: Drell-Yan, e+e- --> 2 jets i l’spin del quark. Drell-Yan, e+e- --> 3 jets i l’spin del gluó.

8. Interaccions febles

*  Desintegracions febles i violació de paritat: corrents carregats febles V-A. Bosó W com a mediador de corrents carregats febles. Proves de baixa energia: desintegració de muons, desintegració beta, desintegració de neutrins, dispersió de neutrins electrònics. Matriu de barreja de fermions. Corrents neutres febles: Z0 i mecanisme GIM. Violació CP

9. Unificació electrofeble

*  Model de Weinberg-Salam d’interaccions electrofebles. Ruptura espontània de la simetria: mecanisme de Higgs. Masses de bosons de gauge i fermions

10. Tècniques experimentals en física de partícules

*  Interacció de les partícules amb la matèria. Tipus de detectors secundaris: calorímetres, seguiment i Cherenkov. Acceleradors. Mesurament de la lluminositat. Senyals d’activació, reconstrucció d’esdeveniments i anàlisi de dades

11. Exemple d’un experiment de física d’altes energies: ALEPH

*  El detector ALEPH. Mesurament del nombre de neutrins lleugers. La física dels jets. Recerca en nous camps de la física

12. Experiments amb sabors forts

*  Els experiments LHCb i BaBar. Màquines e+e- i pp. Categorització dels sabors. Reconstrucció del vèrtex secundari. Mesuraments del temps de vida. Desintegracions estranyes. Violació CP. Violació T

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Es fan classes de teoria i classes de resolució de problemes i, a banda, cal resoldre un seguit d’exercicis.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

La nota final es compon de la nota dels exercicis, que cal fer a casa, i la del treball o examen final.

Reavaluació. Consisteix en un examen, que es fa al juny.