Course Syllabus
Obiettivi
Il corso introduce i fondamenti sperimentali e concettuali della fisica delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali attraverso esempi monografici di misure significative, la lettura critica di pubblicazioni storiche e la discussione di problemi e esercizi di approfondimento.
Contenuti sintetici
Introduzione ai metodi sperimentali e alle prime scoperte.
Simmetrie.
Interazioni elettrodeboli.
Origine della massa.
Programma esteso
- Introduzione: nomenclatura, parametri, grandezze osservabili, processi di decadimento, processi di scattering, interferenze, simmetrie discrete, locali e globali, metodi sperimentali.
- Particelle: scoperta dell'antimateria, scoperta del muone, scoperta dei mesoni, scoperta del primo e del secondo neutrino, Deep Inelastic Scattering (da Rutherford ai partoni), numero di famiglie.
- Simmetrie: misura della parità del positrone, violazione di parità (Goldhaber e decadimento del pione) e V-A, correnti deboli neutre, universalità, (non) decadimento del protone, violazione di CP, asimmetria materia-antimateria.
- Interazioni elettrodeboli: misura della costante di accoppiamento elettromagnetico, misura della costante di accoppiamento debole, misura del valore di aspettazione del vuoto del campo di Higgs (g-2, GF e mZ).
- Origine della massa: massa di Dirac e di Majorana, scoperta e caratteratterizzazione del bosone di Higgs, massa dei neutrini, massa mancante.
Prerequisiti
Relatività Speciale, Elettromagnetismo Classico e Meccanica Quantistica non relativistica.
Modalità didattica
Lezioni frontali ed esercitazioni.
Tutte le attività si svolgeranno in presenza, in modalità erogativa.
Materiale didattico
Donald Perkins, "Introduction to High Energy Physics", Cambridge University Press, 4th edition
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L’esame è orale e include:
- discussione della soluzione di uno dei 10 esercizi scelti dell’esaminando/a tra quelli proposti sul sito di e-learning nella sezione Idefix. Si richiede che la soluzione scritta dei 10 esercizi scelti sia portata all’esame;
- discussione di un argomento del programma svolto durante il corso, a scelta dell’esaminando/a;
- discussione di altri argomenti del programma svolti durante il corso.
Orario di ricevimento
Da concordare con i docenti
Sustainable Development Goals
Aims
This course introduces the experimental and conceptual foundations of elementary particles and fundamental interactions Physics, by means of monographic examples of significant measurements, critical reading of historical publications and discussion of problems and exercises.
Contents
Introduction to the experimental methods and the first discoveries.
Symmetries.
Electroweak interactions.
The origin of mass.
Detailed program
- Introduction: nomenclature, parameters, observable quantities, decay processes, scattering processes, interferences, discrete, local and global symmetries, experimental methods.
- Particles: Discovery of antimatter, discovery of the muon, discovery of mesons, discovery of the 1st and 2nd neutrinos, Deep Inelastic Scattering (from Rutherford to partons), number of families.
- Symmetries: Measurement of positron parity, parity violation (Goldhaber and the pion decay) and V-A, weak neutral currents, universality, proton (non) decay, CP violation, matter-antimatter asymmetry.
- Electroweak interactions: Measurement of the electromagnetic coupling constant, measurement of the weak coupling constant, measurement of the vacuum expectation value of the Higgs field (g-2, GF and mZ).
- Origin of the mass: Dirac and Majorana mass, discovery and characterization of the Higgs boson, neutrino mass, missing mass.
Prerequisites
Special Relativity, Classical Electromagnetism and non relativistic Quantum Mechanics.
Teaching form
Lessons and exercise sessions.
All activities will be held in presence, instructionally.
Textbook and teaching resource
Donald Perkins, "Introduction to High Energy Physics", Cambridge University Press, 4th edition
Semester
Second semester
Assessment method
The exam is oral and includes:
- discussion of the solution of one of the 10 exercises chosen by the student among those proposed on the e-learning site in the Idefix section. It is required that the written solution of the 10 chosen exercises be taken to the exam;
- discussion of a subject of the programme carried out during the course, at the choice of the student;
- discussion of other topics of the programme carried out during the course.
Office hours
To be defined with the teachers
