CILJEVI PREDMETA: Savladani elektrodinamički procesi (QED) iz kolegija prethodnika (FEČ 1) olakšavaju nam upoznavanje preostalih temeljnih sila. U mnoštvu elementarnih čestica prepoznaje se grupa od 12 temeljnih čestica tvari (kvarkova i leptona) i 12 prijenosnika sila (baždarnih bozona). Kromodinamički opis putem neabelovske SU(3) teorije nadopunjuje se elektroslabom teorijom temeljenoj na SU(2)xU(1) grupi (slomljene na U(1) elektrodinamike). Konačna potvrda tog teorijskog okvira postignuta je CERN-ovim otkrićem Higgsove čestice (higgsa), potrebnog za spomenuto lomljenje simetrije,
Predmet daje pregled uporabe fizike čestica u modernim istraživanjima te osigurava ulazne kompetencije za specijalističke kolegije 4. i 5. godine studija (Teorija polja, Fizikalna kozmologija, Medicinska fizika, Fizika izvan standardnog modela) i kolegije doktorskog studija.
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;
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 završetku kolegija Fizika elementarnih čestica 2 student će biti sposoban:
* demonstrirati poznavanje procesa elastičnog i neelastičnog raspršenja elektrona na protonu i obrazložiti postupak dobivanja informacija o strukturu protona;
* demonstrirati poznavanje fizike hadronskih sudarivača;
* demonstrirati poznavanje osnovnih principa kvantne kromodinamike i njezinih ekstremnih režima (asimptotska sloboda i kvarkovsko zatočenje);
* demonstrirati poznavanje osnovnih svojstava slabe interakcije što uključuje Fermijevu i V-A teoriju, kvaliltativno i kvantitativno opisati raspade miona, nabijenih piona, kaona i teških mezona;
* demonstritati poznavanje osnovnih koncepata fizike okusa što uključuje nabijene struje i CKM miješanja, kvalitativno i kvantitativno opisati raspršenje neutrina i neutralne slabe struje;
* demonstrirati poznavanje teorije elektroslabog ujedinjenja što uključuje koncepte elektroslabog miješanja, slabog izospina i hipernaboja;
* demonstrirati poznavanje osnovnih koncepata fizike neutrina što uključuje oscilacije neutrina, neutrinske mase i miješanje u leptonskom sektoru;
* objasniti porijeklo masa u okviru standardnog modela, a posebno Higgsov mehanizam u standardnom modelu;
* opisati otkriće higgsa i obrazložiti posljedice otkrića higgsa na fiziku standardnog modela;
SADRŽAJ PREDMETA:
Predavanja - s naznakom poglavlja dualnog izbora udžbenika, na hrvatskom ( FEČ) i na engleskom (MPP)
1. -3. tjedan - Od elastičnog do duboko neelastičnog raspršenja elektrona na protonu: Raspršenje elektrona u laboratorijskom sustavu - Mottovo raspršenje; Mjerenje dimenzije protona; Funkcije raspodjele partona.
4. -5. tjedan Fizika čestica na sudarivačima: Kratka povijest hadronske fizike; Ubrzivači i detektori; Evidencije za boju kao globalni naboj; Evidencije za boju kao lokalni naboj.
6. -7. tjedan - Kvantna kromodinamika - QCD: Ekstremni režimi kromodinamike (zatočenja i asimptotske slobode); Bojni faktori.
8.-10. tjedan - Slabe interakcije: Fermijeva i V-A teorija; Raspad miona; Raspad nabijenog piona i raspadi kaona; Raspadi teških mezona.
11. tjedan - Fizika okusa kao okus fizike: Nabijene struje i CKM miješanje; Raspršenja neutrina; Neutralne slabe struje.
12. tjedan - Elektroslabo ujedinjenje: Elektroslabo miješanje; Slabi izospin i hipernaboj.
13. tjedan - Fizika neutrina: Oscilacije neutrina; Neutrinske mase i miješanje u leptonskom sektoru.
14. tjedan - Porijeklo masa čestica standardnog modela: Higgsov mehanizam u standardnom modelu; mase baždarnih bozona; masa higgsa.
15. tjedan -Novi standardni model: standardni model s masivnim neutrinima i nakon otkrića higgsa; čarolija higgsa i enigma Higgsovog sektora.
Vježbe u predvidivih 15 jednosatnih termina prate gornje nastavne jedinice
OBVEZE STUDENATA:
Pismene provjere znanja (traži se barem 50% predanih zadaća)
OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:
Ispit ima pismeni i usmeni dio. Studenti tijekom semestra predaju domaće zadaće, a pred izlazak na kolokvij i sažete odgovore na osnovna pitanja koja se provjeravaju na usmenom ispitu.
|
- I. Picek, Fizika elementarnih čestica, Sveučilište u Zagrebu, HINUS, Zagreb, 1997.
- M. Thomson, Modern particle physics, Cambridge University Press, 2013.
- D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Harper&Row, 1987.
- F. Halzen, A.D. Martin, Quarks & Leptons, J. Wiley&Sons, 1984.
|
Pristupačnost
