Course Syllabus
Obiettivi
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente dovrà apprendere concetti avanzati di teoria quantistica dei campi e teorie di gauge non abeliane, inclusa la formulazione del Modello Standard delle interazioni fondamentali.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente dovrà essere in grado di applicare la teoria quantistica dei campi allo studio delle interazioni fondamentali.
Autonomia di giudizio: lo studente svilupperà capacità critiche e di giudizio nel saper scegliere tra gli strumenti forniti a lezione quello più appropriato per la soluzione di un determinato problema specifico.
Abilità comunicative: lo studente dovrà acquisire un linguaggio scientifico corretto e appropriato alle tematiche svolte nel corso
Capacità di apprendere: lo studente sarà in grado di approfondire concetti specifici, non presentati durante il corso, e di proseguire in modo autonomo nello studio avanzato su testi scientifici specializzati.
Contenuti sintetici
Quantizzazione del campo elettromagnetico e introduzione al Modello Standard delle interazioni fondamentali
Programma esteso
- Quantizzazione covariante del campo elettromagnetico
- Correzioni radiative dell'elettrodinamica quantistica (QED)
- Momento magnetico anomalo dell'elettrone
- Metodi di regolarizzazione degli integrali divergenti in 4 dimensioni
- Correzioni di vertice e del propagatore fermionico e fotonico
- Rinormalizzazione della carica
- Identita' di Ward
- Introduzione al Modello Standard delle particelle elementari
- Simmetrie globali e locali
- L’interazione di Yang-Mills
- Teorie di gauge non abeliane: simmetria di gauge SU(2)xU(1)
- Il Modello di Weinberg, Glashow e Salam
- La violazione della parita'
- Il decadimento del muone nel modello efficace di Fermi e nel Modello Standard
- La rottura spontanea della simmetria
- Il teorema di Goldstone
- Il meccanismo di Brout-Englert-Higgs
- La lagrangiana elettrodebole: derivazione dei propagatori e dei vertici del Modello Standard
Prerequisiti
Conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di Meccanica Quantistica, Relativita' e di Fisica Teorica I
Modalità didattica
Lezioni frontali
Materiale didattico
M. Maggiore, A Modern Introduction to Quantum Field Theory, Oxford
M.D. Schwartz: Quantum Field Theory and The Standard Model
M.E. Peskin, D.V. Schroeder: An Introduction to Quantum Field Theory
F. Mandl, G. Shaw: Quantum Field Theory
L. Maiani: Electroweak Interactions
B.G. Chen, D. Derbes, D. Griffiths et al: Lectures of Sidney Coleman on Quantum Field Theory https://arxiv.org/abs/1110.5013
Ulteriore materiale puo' essere trovato alla pagina personale del docente https://virgilio.mib.infn.it/~oleari/
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre, otto ore settimanali, seconda meta' del semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame è composto da uno scritto, che verte sulla soluzione di esercizi e problemi su tutto il programma, ed un orale. L'esame orale verte su tutto il programma del corso, inclusi esercizi ed approfondimenti svolti durante le lezioni, che sono parte integrante del corso.
L'esito finale non consiste in una media con pesi degli esiti delle prove scritta e orale, ma viene determinato da una valutazione globale basata su: esattezza e precisione nella soluzione degli esercizi, conoscenza degli argomenti e chiarezza di esposizione.
Orario di ricevimento
Su richiesta dello studente previo accordo tramite email con il docente
Sustainable Development Goals
Aims
Knowledge and understanding: the student will learn advanced topics of relativistic quantum field theory and non-abelian gauge theories, including the formulation of the Standard Model of fundamental interactions.
Applying knowledge and understanding: the student will learn to apply the quantum field theory to the study of fundamental interactions.
Making judgments: the student will develop critical thinking and judgment skills in selecting the most appropriate tool, among those provided during the course, to solve a specific problem.
Communication skills: the student will be expected to acquire a correct and appropriate scientific language suited to the topics covered in the course.
Learning skills: the student will be able to deepen their understanding of specific concepts not covered during the course and to independently pursue advanced study using specialized scientific texts.
Contents
Quantization of the electromagnetic field and introduction to the Standard Model of fundamental interactions
Detailed program
- Covariant quantization of the electromagnetic field
- Radiative corrections in quantum electrodynamics (QED)
- Anomalous magnetic moment of the electron
- Regularization methods of divergent integrals in 4 dimensions
- Vertex and propagator corrections for fermions and photons
- Charge renormalization
- Ward's identity
- Introduction to the Standard Model of elementary particles
- Global and local symmetries
- The Yang-Mills interaction
- Non-abelian gauge theories: SU(2)xU(1) gauge symmetry
- The model of Weinberg, Glashow and Salam
- Parity violation
- Muon decay in the Fermi's effective field theory and in the Standard Model
- Spontaneous symmetry breaking
- The Goldstone's theorem
- The Brout-Englert-Higgs mechanism
- The electroweak Lagrangian: derivation of the propagators and vertices of the Standard Model
Prerequisites
Knowledge of the topics covered in the courses of Quantum Mechanics, Relativity and Theoretical Physics I
Teaching form
Lectures in person
Textbook and teaching resource
M. Maggiore, A Modern Introduction to Quantum Field Theory, Oxford
M.D. Schwartz: Quantum Field Theory and The Standard Model
M.E. Peskin, D.V. Schroeder: An Introduction to Quantum Field Theory
F. Mandl, G. Shaw: Quantum Field Theory
L. Maiani: Electroweak Interactions
B.G. Chen, D. Derbes, D. Griffiths et al: Lectures of Sidney Coleman on Quantum Field Theory https://arxiv.org/abs/1110.5013
Further material can be found at the page https://virgilio.mib.infn.it/~oleari/
Semester
First semester, eight hours per week, second half of the semester
Assessment method
The exam consists of a written part with exercises and problems on the whole course and an oral part. The oral part focuses on the whole program of the course, including exercises and insights carried out during the lessons, which are an integral part of the course.
The final result is not a weighted average of the results of the written and oral tests, but is determined by a global assessment, based on: precision and correctness in solving the exercises,
knowledge of the topics, clarity of exposition.
Office hours
On student request upon appointment. Please send an email to fix the date.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Carlo Oleari
