Obiettivi formativi
Il corso si prefigge l'obiettivo presentare la formulazione teorica e le principali implicazioni fenomenologiche del modello standard della fisica delle interazioni fondamentali. Gli studenti acquisiranno familiarità con i principali aspetti delle interazioni elettrodeboli, della cromodinamica quantistica, della fisica dei neutrini 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 modello standard; di valutare, di fronte ad un problema nuovo nell’ambito dei concetti e dei temi del corso, quale è 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 modello standard 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 una diversa specializzazione.
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
Teoria dei campi quantistica 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 quarant'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
Teoria elettrodebole SU(2)xU(1)
Quarks e leptoni
Correnti deboli e violazione di C, P e CP
Lagrangiana effettiva di Fermi e decadimento beta
Masse di quarks e leptoni e transizioni di sapore
Meccanismo GIM
Rottura spontanea della simmetria e meccanismo di Brout-Englert-Higgs
Test di precisione del modello standard
Bosone di Higgs e sua scoperta a LHC
Cromodinamica quantistica
Confinamento dei quarks, rottura della simmetria chirale e libertà asintotica
Indicazioni di nuova fisica oltre il modello standard
Il modello standard come teoria effettiva e problema della gerarchia
Masse e oscillazioni dei neutrini
Il problema della materia oscura
Interazione gravitazionale come teoria di campo quantistica
Bibliografia
R. Barbieri: Lectures on Electroweak Interactions, Edizioni della Normale 2007.
P. Langacker: The Standard Model and Beyond CRC Press. 2nd ed.
M. Schwartz “Quantum Field Theory and the Standard Model”. CUP 2013
Metodi didattici
Lezioni in aula ed esercitazioni a casa
Modalità verifica apprendimento
Compiti a casa durante il corso e discussione di un problema a scelta della teoria delle interazioni fondamentali
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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