ECTS - University of Pisa
Il corso si propone di illustrare il Modello Standard delle particelle elementari attraverso lo studio fenomenologico-sperimentale delle loro interazioni elettromagnetiche, deboli, forti. Sara' discussa l'unificazione delle interazioni elettromagnetiche e deboli con la conseguente predizione dei bosoni intermedi W e Z e del bosone di Higgs. La scoperta e le caratteristiche dei bosoni W e Z e del bosone di Higgs saranno discusse con la presentazione degli esperimenti al CERN ppbar collider, al Tevatron del Fermilab e al collisionatore LHC. Le basi della teoria della Cromodinamica Quantistica e le sue verifiche sperimentali saranno discusse. Possibili estensioni e ricerche di nuova fisica oltre il Modello Standardl saranno trattate alla fine del corso. Saranno svolte esercitazioni pratiche con semplici analisi di dati reali raccolti dagli esperimenti a LHC. Alla fine del corso lo studente avra' una precisa conoscenza della fisica delle interazioni fondamentali, delle problematiche sperimentali e delle sue prospettive future.
The course aims to illustrate the Standard Model of elementary particles through the phenomenological-experimental study of their electromagnetic, weak and strong interactions. The unification of electromagnetic and weak interactions with the consequent prediction of the intermediate bosons W and Z and of the Higgs boson will be discussed. The discovery and characteristics of the W and Z bosons and the Higgs boson will be discussed with the presentation of the experiments at the CERN ppbar collider, the Fermilab Tevatron and the LHC collider. The basics of Quantum Chromodynamics theory and its experimental tests will be discussed. Possible extensions and research of new physics beyond the Standard Model will be treated at the end of the course. Practical exercises will be carried out with simple analyzes of real data collected by the LHC experiments.
At the end of the course the student will have a precise knowledge of the physics of fundamental interactions, of its experimental problems, and of its future perspectives.
Discussione della relazione sull'analisi dati di LHC e esame orale (1h) sui contenuti del corso.
Discussion of the report on LHC data analysis and oral exam (1h) on the course contents.
Elementi di fisica teorica quantistica relativistica, diagrammi di Feynman, caratteristiche generali delle particelle elementari, quark e leptoni. Conoscenza dei principali rivelatori di particelle nella fisica delle alte energie.
Elements of relativistic quantum theoretical physics, Feynman diagrams, general characteristics of elementary particles, quarks and leptons. Knowledge of the most important particle detectors in high energy physics.
-Introduzione: Le interazioni fondamentali e loro intensita' relative.
-I principali processi di elettrodinamica quantistica e loro verifiche sperimentali.
-Interazioni deboli cariche e loro verifiche sperimentali.
-Interazioni deboli neutre e loro verifiche sperimentali.
-Il modello unificato elettrodebole e introduzione dei bosoni intermedi W e Z.
-La scoperta dei W e Z e lo studio delle loro caratteristiche.
-Le caratteristiche della Cromodinamica quantistica e sue verifiche sperimentali.
-Il meccanismo di Higgs e le sue caratteristiche.
-La scoperta del; bosone di Higgs e verifiche sperimentali sulle caratteristiche.
- I limiti del Modello Standard e prospettive di ricerca di nuova fisica.
-Introduction: The fundamental interactions and their relative intensities.
-The main quantum electrodynamic processes and their experimental tests.
- Weak charged interactions and their experimental tests.
-Weak neutral interactions and their experimental tests.
-The unified electroweak model and the introduction of the intermediate bosons W and Z.
-The discovery of the W and Z and the study of their characteristics.
-The characteristics of quantum chromodynamics and its experimental tests.
-The Higgs mechanism and discussion of its characteristics.
-The discovery of the Higgs boson and experimental tests on the characteristics.
- The limits of the Standard Model and new physics research perspectives.
D.Griffiths,”Introduction to elementary particles” Wiley 2008;
I.J.Aitchison, A.J.G.Hey, “Gauge theories in particle physics”, IV ed, vol 1. CRC Press, 2013.
Trasparenze e articoli scientifici discussi a lezione
D.Griffiths,”Introduction to elementary particles” Wiley 2008;
I.J.Aitchison, A.J.G.Hey, “Gauge theories in particle physics”, IV ed, vol 1. CRC Press, 2013.
Slides and scientific papers discussed in class.
Discussione della relazione sull'analisi dati di LHC e esame orale (1h) sui contenuti del corso.
Discussion of the report on LHC data analysis and oral exam (1h) on the course contents.
