Obiettivi formativi
Il corso si prefigge l'obiettivo presentare la formulazione teorica e le principali implicazioni fenomenologiche del Modello Standard (SM) della fisica delle interazioni fondamentali. Gli studenti acquisiranno familiarita' con i principali aspetti delle interazioni elettrodeboli, della cromodinamica quantistica, della fisica del neutrino e sapranno discutere le conseguenze fenomenologiche delle piu' comuni estensioni del SM.
Autonomia di giudizio: gli studenti saranno in grado di mostrare capacità critiche sulle implicazioni fenomenologiche delle possibili estensioni del SM; di valutare, di fronte ad un problema nuovo nell’ambito dei concetti e dei temi del corso, quale potrebbe essere l'approccio più appropriato per affrontarlo.
Abilità comunicative: gli studenti dovranno dimostrare di saper comunicare in modo efficace gli aspetti di consistenza di base e le implicazioni fenomenologiche del SM e delle sue piu` comuni estensioni. In particolare, dovranno riuscire ad introdurre le varie problematiche in maniera chiara ed accessibile non solo per uno specialista del campo, ma anche per un fisico con un background differente.
Capacità di apprendere: gli studenti dovranno dimostrare di aver appreso i concetti base della moderna formulazione delle teorie delle interazioni fondamentali, in maniera sufficiente da permettere loro di affrontare le principali tematiche del campo, anche quelle più specialistiche non trattate durante il corso.
Prerequisiti
Conoscenza, anche di base, della teoria dei campi quantistica relativistica e della cinematica relativistica.
Contenuti dell'insegnamento
Il modello standard per le interazioni fondamentali e' una teoria che e' stata verificata in tutti i suoi settori da un grande numero di dati sperimentali negli ultimi trent'anni. In questo corso si ripercorrono i passi che hanno portato alla costruzione di questa teoria e se ne discutono gli aspetti principali.
Si introducono inoltre le motivazioni per cercare teorie che vadano oltre questo modello e i possibili esperimenti che potrebbero mettere in evidenza
nuovi effetti.
Programma esteso
Elementi di base della teoria dei gruppi: gruppi ed algebre di Lie ed elementi di teoria delle rappresentazioni.
Interazioni elettrodeboli: cenni storici, costruzione della Lagrangiana per il Modello Standard;
Le masse dei fermioni: accoppiamenti di Yukawa, matrice di CKM.
Concetto di anomalia e cancellazione delle anomalie nel Modello Standard.
Tests di precisione del Modello Standard; produzione e decadimento del bosone di Higgs.
Fisica del neutrino: Neutrino di Dirac e di Majorana. Probabilita` di oscillazione, neutrini atmosferici e solari.
Cenni alla fisica oltre il MS: problema della gerarchia, motivazioni per una grande unificazione e possibili modelli; motivazioni per la supersimmetria.
Bibliografia
R. Barbieri: Lectures on Electroweak Interactions, Edizioni della Normale 2007.
Paul Langacker: The Standard Model and Beyond CRC Press. 2nd ed.
Metodi didattici
Lezioni e Esercitazioni.
Alle lezioni frontali saranno affiancate sessioni di esercitazioni, il cui contenuto costituira' una parte qualificata delle competenze che lo studente e' supposto acquisire dal corso. Gli studenti saranno coinvolti direttamente nello svolgimento degli esercizi.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale. Al termine del corso, prima dell'esame orale, verra' assegnato ad ogni studente un problema da risolvere. La discussione della soluzione costituira' il punto di partenza per l'esame orale; una soluzione corretta sara' prerequisito al superamento dell'esame.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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