Teoria delle interazioni fondamentali 2
A.A. 2022/2023
Obiettivi formativi
Questo insegnamento tratta la teoria attuale delle interazioni forti, deboli ed elettromagnetiche: il cosiddetto "modello standard".
I concetti e le tecniche di teoria quantistica dei campi necessari per la costruzione di questa teoria vengono introdotti
prendendo spunto da problemi classici ed attuali nella fenomenologia delle particelle che ne sono alla base.
L'insegnamento si prefigge di fornire una comprensione dei fondamenti della teoria,
ed una conoscenza delle tecniche necessarie per applicarla al calcolo di processi fisici.
I concetti e le tecniche di teoria quantistica dei campi necessari per la costruzione di questa teoria vengono introdotti
prendendo spunto da problemi classici ed attuali nella fenomenologia delle particelle che ne sono alla base.
L'insegnamento si prefigge di fornire una comprensione dei fondamenti della teoria,
ed una conoscenza delle tecniche necessarie per applicarla al calcolo di processi fisici.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine dell'insegnamento lo studente:
1. saprà ricavare le masse dei campi di gauge, di Higgs e di materia
dai parametri di rottura della simmetria elettrodebole
2. saprà calcolare processi elettrodeboli che coinvolgano bosoni W, Z e di Higgs
3. saprà esprimere le masse dei quark in termini dei parametri della matrice CKM
4. saprà esprimere la violazione di CP in processi fisici in termini
di parametri della matrice CKM
5. saprà calcolare processi di QCD ad alta energia nel modello a partoni
6. saprà impostare il calcolo di correzioni di QCD al modello a partoni
7. saprà utilizzare le equazioni di Altarelli-Parisi per dscrivere
le violazioni di scaling
8. saprà discutere il problema della stabilità infrarossa
1. saprà ricavare le masse dei campi di gauge, di Higgs e di materia
dai parametri di rottura della simmetria elettrodebole
2. saprà calcolare processi elettrodeboli che coinvolgano bosoni W, Z e di Higgs
3. saprà esprimere le masse dei quark in termini dei parametri della matrice CKM
4. saprà esprimere la violazione di CP in processi fisici in termini
di parametri della matrice CKM
5. saprà calcolare processi di QCD ad alta energia nel modello a partoni
6. saprà impostare il calcolo di correzioni di QCD al modello a partoni
7. saprà utilizzare le equazioni di Altarelli-Parisi per dscrivere
le violazioni di scaling
8. saprà discutere il problema della stabilità infrarossa
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Parity violation. Fermi theory of neutron beta decay as an effective
theory. Muon decay.
- Charged and neutral currents. Electroweak unification.
- Electroweak interactions and the gauge group SU(2)xU(1): the boson W
and Z and the problem of the gauge boson masses
- Spontaneous symmetry breaking. The Goldstone bosons and the Higgs
mechanism.
- Masses and mixing among the gauge bosons.
- The Higgs particle: production and decay.
- Quark masses, quark mixing and CP violation.
- Basics elements of QCD.
- Running coupling and asymptotic freedom.
- Hadron production in electron-positron annihilation.
- Infrared divergences and infrared safety.
- Deep inelastic lepton-hadron scattering.
- The parton model.
- Factorization theorem and perturbative calculations.
- Parton densities and evolution equations.
- Hadronic collisions and the LHC.
- Parton branching, shower Monte Carlo and jets.
- All order Sudakov resummation.
theory. Muon decay.
- Charged and neutral currents. Electroweak unification.
- Electroweak interactions and the gauge group SU(2)xU(1): the boson W
and Z and the problem of the gauge boson masses
- Spontaneous symmetry breaking. The Goldstone bosons and the Higgs
mechanism.
- Masses and mixing among the gauge bosons.
- The Higgs particle: production and decay.
- Quark masses, quark mixing and CP violation.
- Basics elements of QCD.
- Running coupling and asymptotic freedom.
- Hadron production in electron-positron annihilation.
- Infrared divergences and infrared safety.
- Deep inelastic lepton-hadron scattering.
- The parton model.
- Factorization theorem and perturbative calculations.
- Parton densities and evolution equations.
- Hadronic collisions and the LHC.
- Parton branching, shower Monte Carlo and jets.
- All order Sudakov resummation.
Prerequisiti
Conoscenza degli elementi base della teoria quantistica dei campi: quantizzazione dei campi liberi: scalare, fermionico, vettoriale; teoria interagente e derivazione delle regole di Feynman.
Capacità di calcolare ampiezze ad albero per processi elementari in QED. Capacità di calcolare sezioni d'urto.
Capacità di calcolare ampiezze ad albero per processi elementari in QED. Capacità di calcolare sezioni d'urto.
Metodi didattici
The course consists of a series of lectures at the blackboard. Theoretical topics with the needed demonstration are presented in detail. Several observables relevant in elementary particle physics are computed explicitly.
Materiale di riferimento
C.M.Becchi, G.Ridolfi, "An introduction to relativistic processes and the standard model of the electroweak interactions", Springer
M.E.Peskin, D.V.Schroeder, "An introduction to Quantum Field Theory", Perseus Books
T. Muta, "Foundations of Quantum Chromodynamics : An Introduction to Perturbative Methods in Gauge Theories", World Scientific (2010)
R. K. Ellis, W. J. Stirling, B. R. Webber, "QCD and Collider Physics", Cambridge University Press (2003)
M.E.Peskin, D.V.Schroeder, "An introduction to Quantum Field Theory", Perseus Books
T. Muta, "Foundations of Quantum Chromodynamics : An Introduction to Perturbative Methods in Gauge Theories", World Scientific (2010)
R. K. Ellis, W. J. Stirling, B. R. Webber, "QCD and Collider Physics", Cambridge University Press (2003)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame finale del corso è orale.
Lo studente svolge a casa dei problemi assegnati dal docente alla fine del corso, per cui sono necessarie le conoscenze acquisite durante il corso.
Durante l'esame viene richiesta la discussione di due problemi, uno nell'ambito elettrodebole e uno legato alla QCD. Lo studente può utilizzare i propri appunti per presentare i passaggi principali dei calcoli svolti.
Il risultato finale dipende da diversi fattori:
la correttezza dei calcoli svolti;
la capacità di descrivere ogni elemento che compare nei calcoli e di giustificarne il ruolo e il significato;
la capacità di eseguire analisi dimensionali;
la capacità di estrapolare i risultati ottenuti in opportuni limiti fisici.
Lo studente svolge a casa dei problemi assegnati dal docente alla fine del corso, per cui sono necessarie le conoscenze acquisite durante il corso.
Durante l'esame viene richiesta la discussione di due problemi, uno nell'ambito elettrodebole e uno legato alla QCD. Lo studente può utilizzare i propri appunti per presentare i passaggi principali dei calcoli svolti.
Il risultato finale dipende da diversi fattori:
la correttezza dei calcoli svolti;
la capacità di descrivere ogni elemento che compare nei calcoli e di giustificarne il ruolo e il significato;
la capacità di eseguire analisi dimensionali;
la capacità di estrapolare i risultati ottenuti in opportuni limiti fisici.
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Docenti:
Ferrera Giancarlo, Vicini Alessandro
Siti didattici
Docente/i