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Oggetto:
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Particelle elementari I

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Elementary Particles I

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Anno accademico 2020/2021

Codice attività didattica
MFN0869
Docenti
Prof. Ernesto Migliore (Titolare del corso)
Prof. Roberto Covarelli (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Introduzione alla Teoria dei Campi (FIS0152), Fondamenti di Teoria dei Campi (MFN0877)
Introduction to Field Theory (FIS0152), An Introduction to Quantum Field Theory (MFN0877)
Propedeutico a
Particelle elementari II (MFN0879), Fisica Nucleare (MFN0880)
Elementary Particles II (MFN0879), Nuclear Physics (MFN0880)
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Il corso fornisce una conoscenza quantitativa dei fondamenti sperimentali dei costituenti del Modello Standard e delle loro interazioni, con esclusione della teoria elettrodebole unificata. 

The course provides a quantitative knowledge on the experimental bases of the constituents of the Standard Model and of their interactions, apart from Unified electroweak theory.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)

- Conoscenze della fenomenologia delle particelle elementari e dei principali metodi sperimentali su cui si basa.

- Capacità di inquadrare soddisfacentemente gli aspetti principali della vasta fenomenologia dei processi elementari all'interno del Modello Standard.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

- Risoluzione di semplici problemi riguardanti la produzione ed il decadimento delle particelle elementari usando
 la cinematica relativistica, le regole di composizione in meccanica quantistica dei momenti angolari e dell'isospin e le proprietà della fenomenologia del Modello Standard.

Knowledge and understanding

- Knowledge on the phenomenology of the elementary particles and on the main experimental methods which it is based on.

- Capability to place in the right context within the Standard Model the main aspects of the  phenomenology of elementary processes.

Applying knowledge and understanding

- Solution of simple problems concerning the production and the decay of elementary particles using relativistic kinematics, the Quantum Mechanics rules of composition of angular momenta and isospin and the SM phenomenology.

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Programma

1) Richiami: sezioni d'urto - luminosità - cinematica relativistica - unità naturali. 
2) Rassegna delle principali particelle elementari: positrone, muone, leptone tau, neutrini ed antineutrini elettronici e muonici, pioni carichi e neutri.
3) Proprietà di invarianza e leggi conservazione: parità spaziale, coniugazione di carica particella-antiparticella, inversione temporale. Violazione della parità nelle interazioni deboli.
4) Adroni: risonanze in formazione ed in produzione.
5) Adroni: il modello a quark statico per mesoni e barioni. Cenni al colore.
6) Interazioni deboli: decadimento beta, interazione corrente-corrente, struttura V-A delle correnti cariche. Angolo di Cabibbo e meccanismo GIM. La scoperta delle correnti deboli neutre La scoperta dei bosoni W e Z.
7) Interazioni deboli: i mesoni K  neutri. Violazione di CP parità.

Programma dettagliato del corso http://fisica.campusnet.unito.it/do/didattica.pl/Show?_id=9y1p

1) Introduction: Cross section - luminosity - relativistic kinematics - natural units.
2) Overview of the main subatomic particles: positron, muon, tau lepton, electron and muon (anti-)neutrinos.
3) Inavriance and conservation laws: spatial parity, particle-antiparticle conjugation, time-reversal. Parity violation in the weak interactions.
4) Hadrons: resonances in formation and in production.
5) Hadrons: static quark model for mesons and baryons. Color.
6) Weak interactions: beta decay, current-current interaction, V-A structure of the weak charged current. Cabibbo angle and GIM mechanism. Discovery of weak neutral currents. Discovery of W and Z bosons.
7) Weak interactions: neutral K mesons.  CP violation.

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Modalità di insegnamento

Le lezioni saranno tenute in streaming (WebEx) e le relative videoregisitrazioni saranno rese disponibili sulla pagina Moodle del corso.

Ulteriori dettagli sono indicati sulla pagina Moodle linkata in fondo.

Lectures will be delivered in streaming (WebEx) and the video recording of the lectures will be made available on the Moodle page of the course.

Further details can be found in the Moodle page linked below.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è costituito da una prova orale nella quale viene chiesto di affrontare un argomentio svolto a lezione evidenziando i principali aspetti sperimentali e le ripercussioni nello sviluppo complessivo della disciplina.

Inoltre è richiesto sapere risolvere uno dei problemi proposti durante le esercitazioni che corredano il corso.

The exam consists of an oral exam on one of the lecture topics. The student is required to highlight the main experimental aspects and their impact on the development of discipline.

Furthermore the student must be able to solve one of the problems presented during the exercise sessions accompanying the course.

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Attività di supporto

Esercitazioni svolte in aula

Classroom exercise sessions.

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Testi consigliati e bibliografia

Testi introduttivi su scoperte e svilippi nel campo della fisica delle particelle elementari (trattazione sperimentale/feomenologica):

  • C. Amsler - Nuclear and Particle Physics,  IOP Publishing Ltd,  2015 - ISBN: 978-0750311410
  • G.Barr, R.Devenish, R.Walczak, T.Weidberg - Particle Physics in the LHC Era , Oxford University Press, 2016 - ISBN: 978-0198748557
  • A. Bettini - Introduction to Elementary Particle Physics, Cambridge University Press, 2014 - ISBN: 978-1107050402
  • R. Cahn, G. Goldhaber - The Experimental Foundations of Particle Physics , Cambridge University Press, 2014 - ISBN: 978-0521521475
  • S.Braibant, G.Giacomelli, M.Spurio - Particelle e interazioni fondamentali, Springer, 2009 - ISBN: 978-8847011618

Testi introduttivi sulla fisica delle particelle elementari (trattazione più rigorosa):

  • D.Griffiths - Introduction to Elementary Particle Physics/2nd ed., Wiley, 2008 - ISBN: 978-3527406012
  • M.Thomson - Modern Particle Physics, Cambridge University Press, 2013 - ISBN: 978-1107034266

 Raccolta di esercizi in fisica delle particelle (con soluzioni)

  • N.Cartiglia - Manuale di Esercizi in Fisica della Particelle, Levrotto&Bella, 2015, ISBN: 978-8882181864

Introductory textbooks on discoveries and developments in the field of particle physics (experimentally/phenomenologically oriented)

  • C. Amsler - Nuclear and Particle Physics,  IOP Publishing Ltd,  2015 - ISBN: 978-0750311410
  • A. Bettini - Introduction to Elementary Particle Physics, Cambridge University Press, 2014 - ISBN: 978-1107050402
  • G.Barr, R.Devenish, R.Walczak, T.Weidberg - Particle Physics in the LHC Era , Oxford University Press, 2016 - ISBN: 978-0198748557
  • R. Cahn, G. Goldhaber - The Experimental Foundations of Particle Physics , Cambridge University Press, 2014 - ISBN: 978-0521521475
  • S.Braibant, G.Giacomelli, M.Spurio - Particelle e interazioni fondamentali, Springer, 2009 - ISBN: 978-8847011618

Introductory textbooks on particle physics (more formal approach)

  • D.Griffiths - Introduction to Elementary Particle Physics/2nd ed., Wiley, 2008 - ISBN: 978-3527406012
  • M.Thomson - Modern Particle Physics, Cambridge University Press, 2013 - ISBN: 978-1107034266

Collection of problems in particle physics with solutions (in Italian)

  • N.Cartiglia - Manuale di Esercizi in Fisica della Particelle, Levrotto&Bella, 2015, ISBN: 978-8882181864

 

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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

No mandatory preliminary exams. Attendence not mandatory, but strongly recommended.

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Orario lezioniV

Lezioni: dal 19/04/2021 al 17/06/2021

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 09/04/2021 16:03
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