CILJEVI PREDMETA: Cilj kolegija Fizika hadrona je ovladavanje osnovnim pojmovima i činjenicama hadronske fenomenologije, QCD-a i kvarkovske podstrukture hadrona.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET DOPRINOSI:
1. ZNANJE I RAZUMIJEVANJE:
1.2. pokazati temeljito poznavanje naprednih metoda teorijske fizike, a posebno klasične mehanike, klasične elektrodinamike, statističke fizike i kvantne fizike;
1.3. pokazati temeljito poznavanje važnijih fizikalnih teorija što uključuje njihovo značenje, eksperimentalnu motivaciju i potvrdu, logičku i matematičku strukturu i povezane fizikalne pojave;
1.4. navesti i opisati najsuvremenije znanstvene spoznaje u području svoje specijalizacije;
2. PRIMJENA ZNANJA I RAZUMJEVANJA:
2.1. razviti način razmišljanja koji omogućava postavljanje modela ili prepoznavanje i primjenu postojećih modela u traženju rješenja za konkretne fizikalne i analogne probleme;
2.3. primijeniti standardne metode matematičke fizike, posebno matematičke analize i linearne algebre te odgovarajuće numeričke metode kod rješavanja fizikalnih problema;
2.4. primijeniti postojeće modele za razumijevanje i objašnjenje novih eksperimentalnih pojava i podataka;
3. STVARANJE PROSUDBI:
3.2. razviti osjećaj osobne odgovornosti kroz samostalni odabir izbornih sadržaja ponuđenih u studijskom programu;
4. KOMUNIKACIJSKE SPOSOBNOSTI:
4.2. prilagoditi prezentaciju vlastitih rezultata istraživanja, kako ekspertima u području, tako i široj publici;
4.3. koristiti engleski jezik kao jezik struke pri komunikaciji, korištenju literature i pisanju znanstvenih i stručnih radova;
5. SPOSOBNOST UČENJA:
5.1. samostalno koristiti stručnu literaturu i ostale relevantne izvore informacija što podrazumijeva dobro poznavanje engleskog kao jezika struke;
5.2. samostalno pratiti razvoj novih spoznaja u polju fizike te dati stručno mišljenje o njihovom dosegu i mogućim primjenama;
5.3. uključiti se u znanstveni rad i istraživanja u sklopu doktorskog studija;
OČEKIVANI ISHODI UČENJA NA RAZINI PREDMETA:
Po uspješnom završetku kolegija Fizika hadrona student će biti sposoban:
* Izložiti sistematski i detaljan pregled hadronske fenomenologije i fenomenologije jakih međudjelovanja. Moći kvalitativno objasniti odnos temeljnih ali neopazivih (direktno) stupnjeva slobode, naime kvarkova o gluona kao jakointeragirajućih elementarnih čestica, i njihovih kompozita, naime opazivih hadrona. Također, moći objasniti razliku između fundamentalne jake interakcije kvarkova i gluona (naime kvantne kromodinamike, QCD-a) i jakih interakcija direktno opazivih hadrona. Objasniti mjesto koje QCD, kvarkovi i gluoni imaju u Standardnom modelu.
* Objasniti ulogu elektr. naboja i generaliziranih naboja (izospina, stranosti, čarobnosti i barionskog broja) u sistematizaciji hadrona, te vezu njihovog sačuvanja i odgovarajućih simetrija.
* Objasniti sličnosti i razlike između abelovske baždarne teorije (elektrodinamike), te neabelovske, poput QCD-a. Preko ovisnosti jačine vezanja o skali energije, izložiti kako nastupa perturbativni režim na vrlo visokim energijama. Izložiti neperturbativnu prirodu QCD-a na niskim energijama, te kako ona dovodi do neperturbativnih emergentnih kromodinamičkih fenomena - zatočeništva boje (poopćenog naboja QCD-a) i dinamičkog lomljenja kiralne simetrije.
* Pokazati kako dinamičko lomljenje kiralne simetrije generira efektivne, konstituentne kvarkovske mase reda veličine trećine mase nukleona, te tako objašnjava uspjehe konstituentnog kvarkovskog modela,
* Objasniti ulogu raznih metoda u njihovim odgovarajućim domenama primjene: perturbativnog QCD-a na visokim energijama; a na niskim energijama, u neperturbativnom režimu - računa na rešetci, efektivnih kiralnih teorija, pristupa kroz Schwinger-Dysonovove jednadžbe, te raznih dinamičkih kvarkovskih modela.
* Kvalitativno objasniti pojavu aksijalnih anomalija u QCD-u.
* Kvalitativno objasniti očekivana ponašanja materije na visokim temperaturama I gustoćama.
* Moći kvalitativno objasniti kvalitativno mnoga statička svojstva hadrona te poneke procese oslanjajući se na odgovarajuće metode odnosno pozivajući se na odgovarajuća svojstva QCD-a.
SADRŽAJ PREDMETA:
Predavanja (razrađena približno prema nastavnim tjednima):
1. Pregled fenomenologije hadrona i jakih interakcija, te povijesni pregled eksperimenata ključnih za njeno razotkrivanje. Yukawino međudjelovanje izmjenom mezona. Svojstva hadrona i njihovi kvantni brojevi. Pojam generaliziranih naboja (izospina, stranosti, čarobnosti, barionskog broja) i pitanje njihovog sačuvanja.
2. Izospin i najjednostavnije manifestacije okusne SU(3) simetrije, elektromagnetska struktura nukleona, motivacija za kvarkovsku podstrukturu hadrona. Kvantni brojevi kvarkova.
3. Mezoni kao kompoziti kvarka i antikvarka. Barioni kao kompoziti tri kvarka. Detaljan pregled mezonskih i barionskih SU(N) multipleta, spektroskopije i nekih procesa.
4. Kvarkovski modeli na razini ideje. Pojam partona. Partonski model.
5. Ideja neabelovske baždarne (gauge) teorije kvantne kromodinamike (QCD-a) kao fundamentalne teorije jakih interakcija po analogiji s abelovskom baždarnom teorijom - elektrodinamikom. Gluoni kao baždarni bozoni QCD-a. Hadroni kao vezana stanja kvarkova i gluona.
6. Elementi perturbativnog QCD-a i područje primjene. Asimptotska sloboda.
7. Elementi neperturbativnog QCD-a, te područje i mogućnosti primjene. Zatočeništvo boje.
8. Kiralna simetrija i njeno lomljenje: eksplicitno i spontano, odnosno dinamičko. Generiranje masa konstituentnih kvarkova.
9. Laki pseudoskalarni mezoni kao (kvazi-)Goldstoneovi bozoni dinamičkog lomljenja kiralne simetrije. Efektivne kiralne teorije .
10. Modeliranje neperturbativnog QCD-a i neki modeli hadrona (bariona i mezona). Utjecaj kvarkovskih masa na izbor modela.
11. Kontinuirani pristupi neperturbativnom QCD-u, poput Schwinger-Dysonovih jednadžbi relativističkih vezanih stanja. Računi na rešetci i usporedba s kontinuiranim pristupima.
12. Modelranje nekih konkretnih kvarkovskih vezanih stanja i njihovih procesa.
13. Abelovska aksijalna anomalija QCD-a i njen utjecaj na neke elektromagnetske procese pseudoskalarnih mezona.
14. Ne-abelovska aksijalna anomalija QCD-a i njen utjecaj na veliku masu eta'-mezona. Kompleks eta i eta' mezona kao sustav dvije kvantne razine.
15. Vruća odnosno gusta jakomeđudjelujuća tvar - hadronska, odnosno kvarkovsko-gluonska nakon dekonfinacije. Gusta tvar u kompaktnim zvijezdama. Vruća, odnosno vruća i gusta tvar na modernim hadronskim sudaračima (RHIC, FAIR, NICA).
OBVEZE STUDENATA:
Obavezno pohađanje nastave i vježbi, te izrada seminara na zadatu temu.
OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:
Izlaganje seminara na zadatu temu. Usmeni ispit.
|
Pristupačnost
