Fenomenologia delle interazioni fondamentali -- Phenomenology of Foundamental Interactions

Oggetto:

Fenomenologia delle interazioni fondamentali -- Phenomenology of Foundamental Interactions

Oggetto:

Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica

MFN0881

Docente

Prof. Fiorenza Donato (Titolare del corso)

Corso di studi

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 didattico

Terzo periodo didattico

Tipologia

C=Affine o integrativo

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso si prefigge l'obiettivo di introdurre le basi del Modello Standard (MS) delle Interazioni Fondamentali e alcune sue estensioni, con un approccio fenomenologico. In particolare si trattano le interazioni elettrodeboli, la cromodinamica quantistica, la fisica del neutrino; si sviluppa il concetto di anomalia e cancellazione delle anomalie nel MS e si affrontano alcune conseguenze fenomenologiche delle piu` comuni estensioni del MS.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Gli studenti conosceranno i fondamenti MS delle Interazioni Fondamentali e le implicazioni fenomenologiche. Avranno acquisito le nozioni fondamentali sulla fisica del neutrino e sulle segnature piu` importanti di nuova fisica agli acceleratori.

Oggetto:

Programma del corso di Fenomenologia delle Interazioni
Fondamentali

Interazioni elettrodeboli: cenni storici.
       Correnti e loro conservazione in teoria dei campi. La
       lagrangiana di Fermi. Violazione di parita'. Correnti deboli
       per i quark. Angolo di Cabibbo. Test sperimentali. Correnti
       neutre Flavor Changing. Meccanismo GIM.

Interazioni elettrodeboli: il Modello Standard.
       Limiti della teoria di Fermi: violazione di unitarieta' e
       non-rinormalizzabilita' (power-counting). Teoria di gauge
       SU(2). Inclusione della corrente elettromagnetica. Angolo di
       Weinberg. Lagrangiana di interazione con correnti cariche e
       neutre. Lagrangiana per i campi di gauge.

Interazioni elettrodeboli: il problema delle masse.
       Problemi relativi a bosoni di gauge massivi. Simmetrie
       nascoste globali e bosoni di Goldstone. Simmetrie nascoste
       locali e meccanismo di Higgs: elettrodinamica scalare;
       casi non-abeliani; Modello Standard. Le masse dei fermioni:
       accoppiamenti di Yukawa. Mixing nel caso generale, matrice
       di CKM.

Concetto di anomalia e cancellazione delle anomalie nel Modello
       Standard.

Fisica del neutrino.
       Neutrino di Dirac e di Majorana. Plot di Kurie.
       Probabilita` di oscillazione, neutrini atmosferici e solari.

Cromodinamica quantistica.
       Lagrangiana della QCD.
       Running di alpha_s, liberta` asintotica e confinamento.
       Modello a partoni. Processi in QCD: rapporto R, DIS
       con leptoni carichi e con neutrini, Drell e Yan, cenni di produzione
       di jet.

Fisica oltre il MS.
       Motivazioni per una grande unificazione e possibili modelli.
       Decadimento del protone. Unificazione delle costanti di
       accoppiamento.
       Motivazioni per la supersimmetria.
       MSSM, cenni di rottura di supersimmetria e delle proprieta` delle
       particelle supersimemtriche

Program of the Course of Phenomenology of
Fundamental Interactions

Electroweak interactions: history.
       Currents and their conservation in field theory. The
       Fermi Lagrangian. Parity Violation. Weak currents
       for quarks. Cabibbo angle. Experimental tests.
       Flavor Changing Neutral Currents. GIM mechanism.

Electroweak interactions: the Standard Model.
       Limits of the Fermi theory: parity violation and
       non-renormalizability (power-counting). SU(2) Gauge theory.
       Inclusion of the electromagnetic current.
       Weinberg Angle. Interaction Lagrangian with neutral and charged
       currents. Lagrangian for the gauge fields.

Electroweak interactions: the problem of the masses.
       Problems related to massive gauge bosons. Global hidden symmetries
       and Goldstone bosons. Local hidden symmetries
        and Higgs mechanism: scalar electrodynamics;
       non-Abelian cases, the Standard Model. The masses of the fermions:
       Yukawa couplings. Mixing in the general case, CKM matrix.

Concept of anomaly and cancellation of anomalies in the
       Standard Model.

Neutrino physics.
       Dirac and Majorana neutrino. Kurie plot.
       Oscialltion probability, solar and atmospheric neutrinos.

Quantum chromodynamics.
       Lagrangian of QCD.
       Running of alpha_s, asymptotic freedom and confinement.
       Parton Model. Processes in QCD: R ratio, DIS
       with charged leptons and neutrinos, Drell and Yan, notes
       on jet production.

Physics beyond the SM.
       Motivations for a grand unification theory and possible models.
       Proton decay. Unification of the constant
       couplings.
       Motivations for supersymmetry.
       MSSM, notes of supersymmetry breaking and the properties of
       supersymmetric particles.

Descrizione

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

M. Peskin and D. Schroeder
"An introduction to Quantum Field Theory"

C. Giunti and C.W. Kim
"Fundamentals of neutrino Physics and Astrophysics"

Ellis, Stirling and Webber
"QCD and collider Physics"

Halzen and Martin
"Quarks and Leptons"

Kerson Huang
"Quarks, Leptons and Gauge Fields"

http://arxiv.org/abs/hep-ph/9709356
A Supersymmetry Primer
Authors: Stephen P. Martin
con revised versions varie, l'ultima piuttosto recente.

Graham G. Ross
Grand unified theories

Wess and Bagger
Supersymmetry and Supergravity

Oggetto:

Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata. Modalità di esame: orale.

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