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| FIS/02
INTERAZIONI DEBOLI NEL MODELLO STANDARD E SUE ESTENSIONI |
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| Docente Prof. Guido Martinelli | |
| stanza 154 - stanza 104, secondo piano ed. G. Marconi tel. +39-06-49914234 |
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| II Anno, secondo semestre Orario: 8.00 - 10.00 dal Lunedì al Venerdì aula (da definire) |
Assistenza Studenti: Martedì e Giovedì Ore 14.00 - 16.00 Stanza 104 V.E. |
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Valore: 5 Crediti Prerequisiti: Aver almeno seguito il Corso di Fisica Teorica III |
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| Il corso è focalizzato sulla moderna fenomenologia delle interazioni delle particelle elementari, ed in particolare sulle interazioni deboli come strumento essenziale per misurare i parametri fondamentali del Modello Standard e per scoprire i segnali di una nuova fisica. Il filo conduttore del corso è 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. Viene infine discussa la recente fenomenologia relativa alle misure delle masse dei neutrini. |
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Finalità del corso |
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Alla fine del corso gli studenti dovrebbero:
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Modalità del corso e delle prove d'esame |
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| Il corso consiste di 40 ore di lezioni con 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. | ||
Altre attività didattiche |
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| 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. L'insieme di queste attività contribuirà alla valutazione finale con un peso del 10%. | ||
Programma dettagliato del corso |
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| Le ore sono approssimative: | ||
| 1) | Simmetrie e leggi di conservazione; gruppi unitari e loro rappresentazioni; teorema di Wigner-Eckart, richiami | 1 ora |
| 2) | Costituenti e interazioni fondamentali: quark, leptoni e campi di forze, richiami | 1 ora |
| 3) | Teorie di gauge abeliane e non-abeliane, richiami | 1 ora |
| 4) | Teorema di Goldstone; modello sigma di Gell-Mann e Levy; correnti e cariche conservate e loro significato fisico | 2 ore |
| 5) | Meccanismo di Higgs e sua interpretazione | 3 ore |
| 6) | Modello Standard | 3 ore |
| 7) | Matrice di massa dei quark e matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa; condizioni per la violazione di CP | 3 ore |
| 8) | Generazioni e gerarchie negli accoppiamenti | 2 ore |
| 9) | Decadimenti deboli di leptoni ed adroni; hamiltoniana efficace e definizione della costante di Fermi; mu -> e numu antinue | 2 ore |
| 10) | Classificazione dei decadimenti deboli adronici: leptonici, semileptonici e nonleptonici | 2 ore |
| 11) | Calcolo della larghezza di decadimento pi -> mu numu | 2 ore |
| 12) | Decadimenti semileptonici; pi+ -> pi0 e+ nue; decadimenti beta, O -> O' e misura dell'angolo di Cabibbo | 2 ore |
| 13) | Decadimenti semileptonici e fattori di forma; base di elicità; 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 |
| 14) | Decadimenti non-leptonici; hamiltoniana efficace e sua rinormalizzazione; operatori ad albero, pinguini ed eletropinguini; operatori con Delta F=2 | 2 ore |
| 15) | Decadimento K+ -> pi+ pi0; calcolo nell'ipotesi di fattorizzazione; decadimenti non-leptonici dei K e amplificazione dell'ottetto | 2 ore |
| 16) | Oscillazioni K0--K0barra e violazione di CP; formalismo, hamiltoniana efficace, quantità indipendenti dalle convenzioni di fase; predizioni teoriche e risultati sperimentali | 2 ore |
| 17) | Oscillazioni B0--B0barra e violazione di CP; misure di sin 2 beta e sin 2 alpha | 2 ore |
| 18) | Teorie effettive per i quark pesanti e loro simmetrie; conseguenze delle simmetrie; la funzione di Isgur-Wise e la misura di Vcb | 2 ore |
| 19) | Fondamenti teorici della fisica dei neutrini, massa di Dirac e di Maiorana, meccanismo dell'altalena (see-saw), matrice di massa dei neutrini e sua diagonalizzazione | 3 ore |
| 20) | Fenomenologia della fisica dei neutrini solari e atmosferici, misure sperimentali del mescolamento dei neutrini e loro interpretazione teorica | 2 ore |
Propedeuticità |
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| E' necessario che lo studente abbia seguito il corso di Fisica Teorica III, ed e' preferibile che abbia seguito il corso di "Simmetrie e Interazioni Fondamentali". | ||
Testi Consigliati |
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| 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. Sara` distribuito un CD contenente le copie degli articoli necessari alla preparazione dell'esame. | ||