Electroweak Interactions
A.Y. 2018/2019
Learning objectives
Alla fine del corso lo studente
1. Avrà appreso le equazioni di Klein-Gordon e di Dirac come possibili generalizzazioni relativistiche dell'equazione di Schrödinger;
2. Si sarà resso conto delle difficoltà di interpretazione delle equazioni relativistiche e avrà compreso la necessità di una teoria quantistica di campo;
3. Avrà imparato a fare calcoli di sezioni d'urto e di larghezze di decadimento per processi a livello d'albero;
4. Avrà compreso le connessioni fra la forma della corrente deboli e la conseguente fenomenologia come, ad esempio, le distribuzioni angolari,
le distribuzioni di energia e gli effetti di polarizzazione;
5. studiato i principali esperimenti che hanno portato alla comprensione delle interazioni deboli di corrente e alla violazione della parità
1. Avrà appreso le equazioni di Klein-Gordon e di Dirac come possibili generalizzazioni relativistiche dell'equazione di Schrödinger;
2. Si sarà resso conto delle difficoltà di interpretazione delle equazioni relativistiche e avrà compreso la necessità di una teoria quantistica di campo;
3. Avrà imparato a fare calcoli di sezioni d'urto e di larghezze di decadimento per processi a livello d'albero;
4. Avrà compreso le connessioni fra la forma della corrente deboli e la conseguente fenomenologia come, ad esempio, le distribuzioni angolari,
le distribuzioni di energia e gli effetti di polarizzazione;
5. studiato i principali esperimenti che hanno portato alla comprensione delle interazioni deboli di corrente e alla violazione della parità
Expected learning outcomes
Undefined
Lesson period: First semester
Assessment methods: Esame
Assessment result: voto verbalizzato in trentesimi
Single course
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Course syllabus and organization
Single session
Responsible
Lesson period
First semester
Course syllabus
Course content
1. Relativistic Quantum Mechanics
a. Klein-Gordon equation;
i Free-particle solutions; Probability Current;
ii Electromagnetic interaction; Charge conjugation;
iii Negative energy solutions and Klein paradox
b. Dirac equation
i Free-particle solutions; Probability current;
ii Angular momentum; Spin; Helicity;
iii Lorentz Transformation of spinors; spinor inversion;
iv Bilinear covariants;
v Eelctromagnetic interaction; Charge conjugation;
2. Lagrangian formalism, symmetries and conservation laws
a. Hamilton princilple and Euler-Lagrange equations;
b. Symmetries and conservation laws: currents and charges
3. Beta decay
a. Fermi theory of decay: vector interaction;
b. Experimental evidence of Ferme and Gamov-Teller transitions; introduction of axial pseudoscalar, vector and tensor interactions;
c. Calculation of matrix elements for the various form of the interaction; phenomenological consequences: energy distributions, e- angular correlations. Experiments for the measurement of the angular correlations;
d. Parity violation in decay; consequences of parity violation on the structure of the interaction hamiltonian; electron polarization in decay. Measurement of the electron polarization in decay: Bargman-Telegdi-Michel equation. V-A structure of the charged weak current.
4. Weak decays of hadrons and leptons
a. Universality of the Fermi Interaction
b. Selection rules: | S| = 1 e S = Q; interpretation of the selection rules in the quark model.
1. Relativistic Quantum Mechanics
a. Klein-Gordon equation;
i Free-particle solutions; Probability Current;
ii Electromagnetic interaction; Charge conjugation;
iii Negative energy solutions and Klein paradox
b. Dirac equation
i Free-particle solutions; Probability current;
ii Angular momentum; Spin; Helicity;
iii Lorentz Transformation of spinors; spinor inversion;
iv Bilinear covariants;
v Eelctromagnetic interaction; Charge conjugation;
2. Lagrangian formalism, symmetries and conservation laws
a. Hamilton princilple and Euler-Lagrange equations;
b. Symmetries and conservation laws: currents and charges
3. Beta decay
a. Fermi theory of decay: vector interaction;
b. Experimental evidence of Ferme and Gamov-Teller transitions; introduction of axial pseudoscalar, vector and tensor interactions;
c. Calculation of matrix elements for the various form of the interaction; phenomenological consequences: energy distributions, e- angular correlations. Experiments for the measurement of the angular correlations;
d. Parity violation in decay; consequences of parity violation on the structure of the interaction hamiltonian; electron polarization in decay. Measurement of the electron polarization in decay: Bargman-Telegdi-Michel equation. V-A structure of the charged weak current.
4. Weak decays of hadrons and leptons
a. Universality of the Fermi Interaction
b. Selection rules: | S| = 1 e S = Q; interpretation of the selection rules in the quark model.
FIS/04 - NUCLEAR AND SUBNUCLEAR PHYSICS - University credits: 6
Lessons: 42 hours
Professor:
Ragusa Francesco
Professor(s)
Reception:
please contact [email protected] to arrange an appointment
Via Celoria 16 - Edificio LITA, IV floor/ Zoom videoconference platform