Sviluppi recenti in fisica delle particelle e astroparticelle

A.A. 2014/2015
6
Crediti massimi
48
Ore totali
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Lo scopo del corso e` fornire una panoramica dei piu` recenti risultati sperimentali nella fisica delle particelle ai colliders, con particolare riferimento alle tecniche sperimentali utilizzate.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Richiami sul Modello Standard:
· Lagrangiana QCD e elettrodebole
· Bosoni vettoriali, angolo di Weinberg
· Rottura spontanea di simmetria, meccanismo di Higgs
· Dai diagrammi di Feynman al calcolo di sezioni d'urto e larghezze di decadimento
Panoramica sulle tecniche sperimentali di base a colliders:
· Collisioni e+e- e p-p: principali caratteristiche e differenze, variabili cinematiche
· Struttura di un rivelatore di particelle per collider
· Identificazione di particelle, ricostruzione di jets e di energia e impulso mancanti
· Misura della luminosita` a collider e+e- e adronici
Misure di sezioni d'urto a collider adronici
· (esempi)
Tecniche statistiche per stabilire la scoperta o l'esclusione di un nuovo fenomeno fisico
· Test di ipotesi, test size e test power, teorema di Neyman-Pearson
· Test statistico, confidence level, p-valore
· Criteri per stabilire l'esclusione o la scoperta di nuova fisica
· Test della "profile likelihood ratio", combinazione di piu` canali di ricerca
Ricerca del bosone di Higgs
· Principali decadimenti del bosone di Higgs
· Ricerca dell'Higgs a LEP
· Ricerca dell'Higgs a Tevatron e a LHC
Supersimmetria:
· Motivazioni per un'estensione del Modello Standard
· Fenomenologia dei principali modelli supersimmetrici
· Risultati sperimentali
Grande Unificazione
· Esempio di teoria di grande unificazione: il caso di SU(5)
· Il decadimento del protone e relativi aspetti sperimentali.
Fisica dei neutrini:
· Neutrini massivi, generalità, connessione alle ipotesi di grande unificazione.
· Misure dirette delle masse dei neutrini
· Oscillazioni dei neutrini nel vuoto e nella materia a 3 e 4 sapori
· Esperimenti con neutrini solari, atmosferici, da reattore e da acceleratore
· Neutrini di Majorana e decadimento doppio-beta senza neutrini
I Raggi Cosmici di altissima energia
· le interazioni adroniche di altissima energia
· generalità sui raggi cosmici dal punto di vista della fisica delle particelle
· gli esperimenti alle energie estreme
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
Conoscenze di base delle teorie quantistiche di campo, teorie di gauge, Modello Standard delle particelle elementari. Interazione radiazione-materia.

MODALITA' D'ESAME
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nel corso.
Metodi didattici
Modalità di frequenza:
Fortemente consigliata;
Modalità di erogazione:
Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
- Trasparenze del corso: reperibili sul sito web
- F. Halzen, A. D. Martin - Quarks and Leptons - 1984 - J. Wiley
- Griffith - Introduction to Elementary Particles - 2008 - J. Wiley
- G. Cowan - "Statistical data analysis", Oxford Science Publications
- R. Barlow - "Statistics: A Guide to the Use of Statistical Methods in the Physical Sciences", Manchester Physics Series
Inoltre durante il corso verranno indicati articoli scientifici con i risultati piu` recenti
Lezioni: 48 ore
Docenti: Battistoni Giuseppe, Fanti Marcello, Miramonti Lino
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Dipartimento di Fisica, Via Celoria 16, 4o piano