Interazioni elettrodeboli

A.A. 2019/2020
Insegnamento per
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/04
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
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

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Programma
FONDAMENTI DI FISICA DELLE PARTICELLE

1. Meccanica Quantistica Relativistica
a. Equazione di Klein-Gordon;
i Soluzioni per la particella libera; corrente di probabilità;
ii Interazione elettromagnetica; coniugazione di carica;
iii Soluzioni a energia negativa e paradosso di Klein
b. Equazione di Dirac
i Soluzioni per la particella libera; corrente di probabilità;
ii Momento angolare; spin; elicità;
iii Trasformazione di lorentz di spinori; inversione spaziale degli spinori;
iv Forme bilineari covarianti;
v Interazione elettromagnetica; coniugazione di carica
2. Formalismo Lagrangiano, simmetrie e leggi di conservazione
a. Principio di Hamilton ed equazioni di Eulero-Lagrange
b. Simmetrie e leggi di conservazione: correnti e cariche
3. Il decadimento Beta
a. Teoria di Fermi del decadimento Beta: interazione vettoriale.
b. Evidenza sperimentale di transizioni di Fermi e di Gamov; introduzione di interazioni vettoriali assiali, tensoriali, e pseudoscalari.
c. Calcolo degli elementi di matrici per i vari tipi di interazione; conseguenze fenomenologiche: distribuzione dell'energia dell'elettrone, correlazioni angolari e- . Esperimenti per lo studio delle correlazioni angolari.
d. La violazione della parità nel decadimento Beta; conseguenze della violazione della parità sulla forma dell'hamiltoniano di interazione; polarizzazione degli elettroni nel decadimento Beta; misura della polarizzazione: equazione di Bargman-Telegdi-Michel; struttura V-A della corrente debole carica.
4. Decadimenti deboli di leptoni e adroni
a. Universalità della interazione di Fermi
Regole di selezione: | S| = 1 e S = Q. Interpretazione delle regole di selezione con il modello a quark.
Informazioni sul programma
Breve descrizione del corso:
Nella prima parte del corso vengono introdotta la meccanica quantistica relativistica. Vengono illustrate le difficoltà e la necessità del passaggio ad una teoria di campo quantistica. Viene inoltre introdotto il formalismo lagrangiano e la trattazione delle leggi di conservazione derivanti dalle simmetrie della lagrangiana.
Il corso continua con la trattazione della teoria di Fermi del decadimento Beta mettendo in evidenza come le misure sperimentali abbiano via via modificato l'interazione proposta originariamente da Fermi nella formalazione del modello standard delle interazioni elettrodeboli.
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
1. Meccanica quantistica non relativistica
2. Cinematica relativistica, trasformazioni di Lorentz.
3. Sezioni d'urto, tassi di decadimento, spazio delle fasi.
4. Meccanica dei continui e formulazione lagrangiana

MODALITA' D'ESAME:
elaborato a casa e prova orale
Metodi didattici
Modalità di frequenza:
Fortemente consigliata;
Modalità di erogazione:
Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
Aitchison , Hey - Gauge Theories in Particle Physics (vol.I) - IOP
Horejsi J. - Fundamentals od Electroweak Theory - Charles University, Prague 2002
Halzen, Martin - Quarks and Leptons - Wiley
Periodo
Primo semestre
Periodo
Primo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Via Celoria 16 - Edificio LITA, IV piano