Physics - Fisica

SHAHRAM RAHATLOU
SHAHRAM RAHATLOU

Lo scopo del corso è l'apprendimento delle evidenze sperimentali e delle
metodologie che hanno condotto alla formulazione del Modello Standard
(SM) della fisica delle particelle elementari, dall'inizio della
disciplina negli anni 30 e 40 del secolo scorso fino alla formulazione
dello SM. Il corso è strettamente legato ai corsi teorici del primo
semestre e a quello annuale di Laboratorio.

Alla fine del corso gli studenti dovranno:
1) conoscere e saper discutere i concetti fondamentali dello SM
2) conoscere gli esperimenti fondamentali che hanno permesso di
sviluppare lo SM
3) avere compreso le principali metodologie della fisica sperimentale
delle particelle, sia gli aspetti tecnologici, sia quelli statistici.

Lo studente conoscerà le basi sperimentali che hanno portato allo sviluppo del modello a quark e del Modello Standard della fisica delle particelle. Inoltre, sarà in grado di utilizzare i diagrammi di Feynman per confrontare processi forti, deboli ed elettromagnetici.

Sono indispensabili le conoscenze di meccanica classica, elettromagnetismo, meccanica analitica e teoria della misura acquisite nei corsi dei primi anni di una laurea triennale in Fisica o in Astronomia e Astrofisica.

Discrete symmetries and conservation laws
Static quark model of hadrons.
Flavor symmetry and quark model
Elastic and Inelastic scattering
Structure of nuclei and nucleons
Form factors
Deep inelastic scattering and structure functions
The quark-parton model
The e+e- scattering and EM interactions
Weak interactions: V-A interaction, GIM mechanism
Elements of quantum chromodynamics
Introduction to the Standard Model
CP violation and CKM mechanism

Francesco Terranova, A modern primer in particle and nuclear physics
D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles , 2nd Ed.
Cahn and Goldhaber, The experimental foundation of Particle Physics, 2nd Ed.D.
D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, 4th ed.

La modalità di svolgimento del corso prevede lezioni frontali alla lavagna (di fisica o elettronica). Verranno illustrate e discusse le tecniche sperimentali degli esperimenti più noti che hanno portato alla scoperta della struttura degli adroni, dei quark e alla costruzione del Modello Standard delle particelle elementari.

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata.

L’esame finale consiste in una discussione orale sulle tematiche trattate nel corso.

Nella valutazione si terrà conto di:
• correttezza dei concetti esposti;
• chiarezza e rigore espositivo;
• correttezza numerica, ordine di grandezza e unità di misura;
• capacità di sviluppare analiticamente la teoria.

Gli studenti possono scegliere uno degli esperimenti più noti discussi nel corso per approfondire gli aspetti sperimentali della misura. Inoltre, verranno poste domande su tutto il programma del corso, inclusi i calcoli svolti durante le lezioni o assegnati come esercizi.

Discussione di uno degli esperimenti più famosi a scelta: l’esperimento di Goldhaber, la scoperta del J/ψ, la scoperta dell’Upsilon, la scoperta dei neutrini muonici, la scoperta dei bosoni W e Z, l’evidenza della struttura del protone, la scoperta della violazione di CP, o la scoperta delle correnti deboli neutre.

Soppressione di elicita` nel decadimento del pione
Decadimento della J/psi e la regola OZI
meccanismo di GIM: motivazione e predizione
Angolo di cabibbo
modello SU(3) color
modello SU(3) di sapore e le prove sperimentali
numero quantico di colore e la prova sperimentale
isospin forte: motivazione e prove sperimentali
Calcolo della sezione d'urto delle collisioni ee in muoni ed adroni e la misura del rapporto R
Come sappiamo che neutrino muonico e` diverso da quello elettronico
Correnti deboli neutre
prove sperimentali che il protone non e` puntiforme
ruolo dell'elicita` nella sezione d'urto e+e-
Violazione di CP nei kaoni
funzioni di struttura
Sezione d'urto di Mott e il confronto con quella di Rutherford
Deep inelastic scattering
produzione del top e il suo decadimento
perche` non esistono stati legato ttbar?
Decadimenti dei mesoni QQbar