IVAnno,  Secondo  Semestre
Orario: 8.00 - 10.00 dal Lunedì al Venerdì
Aula  xxxxxx
Assistenza Studenti:
Martedì   e  Giovedì
Ore 14.00 - 16.00 Stanza 104 V.E.

Corso Facoltativo
Annuale o Semestrale
Valore: 5  + 5 Crediti
Prerequisiti:  Aver almeno seguito il Corso di Fisica Teorica III
 
 

Lo scopo del corso  è  di introdurre le nozioni di base della moderna fenomenologia delle particelle elementari, dalle interazioni forti nel regime di grandi energie  alle disintegrazioni deboli degli adroni.  Il filo conduttore del corso e' costituito dal ruolo fondamentale giocato dalle simmetrie discrete e continue, globali e locali.
Alcuni problemi irrisolti delle interazioni fondamentali, quali ad esempio l'origine delle masse e degli accoppiamenti deboli  di quark e leptoni e la violazione di CP, sono discussi in dettaglio. Le misure sperimentali atte a investigare l'origine degli accoppiamenti deboli e della violazione di CP sono anche descritte.
 
 

Alla fine del corso gli studenti dovrebbero:

• aver familiarità  con le simmetrie unitarie e la costruzione delle rappresentazioni irriducibili delle medesime;
• conoscere le simmetrie e la Lagrangiana del Modello Standard, le assegnazioni dei numeri quantici di tutti i costituenti conosciuti (quark e leptoni, bosoni vettoriali, Higgs), il teorema di Goldstone e il meccanismo di Higgs nella loro versione perturbativa;
• conoscere le basi del modello a partoni e della QCD perturbativa,  le violazioni di scala,  le misure fondamentali delle funzioni  di struttura e l'estrazione da queste delle densità  partoniche;
• aver preso dimestichezza con  l'ampia fenomenologia dei decadimenti deboli adronici ed il calcolo delle larghezze di decadimento piu' semplici (vita media del muone e del pione carico, decadimenti semileptonici dei mesoni K, D e B);
• conoscere  l'Hamiltoniana effettiva per i decadimenti non leptonici ed aver compreso la rinormalizzazione degli operatori che appaiono in tale Hamiltoniana e le sue applicazioni ai decadimenti piu' comuni dei mesoni K e B;
• conoscere gli aspetti teorici e fenomenologici del mescolamento dei mesoni neutri.

Il corso consiste di 55 ore di lezioni e 30 ore di applicazioni degli argomenti svolti. Il lavoro per casa richiederà circa due ore al giorno. Alcune schede di problemi da risolvere a casa saranno distribuiti periodicamente e successivamente risolti in aula. Per l'acquisizione dei crediti è necessario superare una prova scritta  (da svolgere a casa sotto forma di tesina) basata sul calcolo di una sezione d'urto a livello albero, o di una larghezza di decadimento o della rinormalizzazione a un loop di un operatore composto.  L'orale vertera' su argomenti del corso complementari a quelli riguardanti la prova scritta. Il peso relativo delle prove scritte e orali  e' del 50%  e 40% rispettivamente.
 
 

Durante il corso di saranno assegnati agli studenti degli esercizi da svolgere a casa, la cui soluzione dovrà essere consegnata entro pochi giorni. Sarà poi possibile, su base volontaria, avere una discussione pubblica delle soluzioni durante una successiva esercitazione. Analogamente potrà avvenire, a campione,
la correzione di alcuni degli esercizi svolti.Ý  L'insieme di queste attività contribuirà alla valutazione finale con un peso del 10%.
 
 

Le ore sono approssimative

1)  Simmetrie e leggi di conservazione; gruppi unitari e loro  rappresentazioni; teorema di Wigner-Eckart  2 ore;

2)  Costituenti e interazioni fondamentali: quark, leptoni e campi  di forze  2 ore;

3)  Teorie di gauge abeliane e non-abeliane 2 ore;

4)  Richiami della teoria delle perturbazioni e regole di Feynman;  cenni alla teoria della rinormalizzazione; accoppiamenti e masse
     rinormalizzate come accoppiamenti effettivi 2 ore;

5) Modello a quark degli adroni; classificazione degli adroni  leggeri in rappresentazioni di SU(3)   2 ore;

6)  Evidenza sperimentale per il colore  3 ore;

7)  e+ e- ->  quark antiquark; liberta'  asintotica e confinamento;  espansione nei logaritmi dominanti; divergenze infrarosse e
     ultraviolette 2 ore;

8) Diffusioni profondamente anelastiche e modello a partoni; funzioni di struttura e densita' partoniche 2 ore;

9) Modello a partoni e QCD; equazioni di GLAP, loro soluzione ed  interpretazione; correzioni di QCD oltre i logaritmi dominanti 5  ore;

10)  Teorema di Goldstone; modello  sigma  di Gell-Mann e Levy; correnti e cariche conservate e loro significato fisico 2 ore;

11) Meccanismo di Higgs e sua interpretazione 3 ore;

12) Modello Standard  3 ore;

13)  Matrice di massa dei quark e  matrice di   Cabibbo-Kobayashi-Maskawa; condizioni per la violazione di CP  3 ore;

14)  Generazioni e gerarchie negli accoppiamenti  2 ore;

15)  Decadimenti deboli di leptoni ed adroni; hamiltoniana efficace  e definizione della costante di Fermi;  mu  ->  e  numu antinue  2 ore;

16)  Classificazione dei decadimenti deboli adronici: leptonici, semileptonici e nonleptonici 2 ore;

17)  Calcolo della larghezza di decadimento  pi -> mu numu   2 ore;

18)  Decadimenti semileptonici; pi+   ->  pi0 e+ nue;  decadimenti beta,   O  -> O'   e misura dell'angolo di Cabibbo 2 ore;

19)  Decadimenti semileptonici e fattori di forma; base di elicita'; dominanza polare dei fattori di forma; misura dei fattori di forma e
       degli elementi di VCKM da  K  -> pi l  nul  a   B  ->  \rho  l   nul    2 ore;

20)  Decadimenti non-leptonici;  hamiltoniana efficace e sua  rinormalizzazione; operatori ad albero, pinguini ed eletropinguini;
       operatori con Delta F=2   2 ore;

21)  Decadimento K+  ->  pi+ pi0; calcolo nell'ipotesi di   fattorizzazione; decadimenti non-leptonici dei K e amplificazione
       dell'ottetto 2 ore;

22) Oscillazioni K0--K0barra e violazione di CP; formalismo, hamiltoniana  efficace, quantita' indipendenti dalle convenzioni di fase;
      predizioni teoriche e risultati sperimentali  2 ore;

23)  Oscillazioni B0--B0barra   e violazione di CP; misure di   sin 2 beta  e  sin 2 alpha 2 ore;

24) Teorie effettive per i quark pesanti e loro simmetrie;  conseguenze delle simmetrie; la funzione di Isgur-Wise e la misura
      di Vcb  2 ore;
 
 

Non esistendo un testo unico  che contenga  tutti gli argomenti trattati, saranno distribuite agli studenti  fotocopie di appunti, articoli di rivista o segnalati testi utili alla preparazione dell'esame.