FYS3510 – Subatom?r fysikk med astrofysiske anvendelser

Kort om emnet

  1. Grunnleggende begreper i h?yenergi kjerne- og partikkelfysikk: symmetrier, partikkelutveksling, spredning, tverrsnitt, henfallsrater, relativistisk bevegelsesl?re og kvantetall.
  2. Leptoner, kvarker og hadroner. Den sterke vekselvirkningen: farge, kvantekromodynamikk (QCD). Bundne tilstander: mesoner og baryoner. Uelastisk spredning. Funksjoner for partonfordelingen. Svake vekselvirkninger og elektrosvak forening, ladde og n?ytrale str?mmer. Boson- og fermionmasser. Spontane symmetribrudd og Higgsmekanismen. Fargeoscillasjoner, CP- og T-brudd. Egenskapene til n?ytrinoene. Standardmodellen for partikkelfysikk inkludert utvidelser. Sammenspleising av alle naturkreftene (Grand Unified Theories, GUT), supersymmetri, m?rk materie, antimaterie.
  3. Fundamentale egenskaper ved nukle?re vekselvirkninger. Stabiliteten til atomkjerner og kreftene som spiller inn. Ulike modeller for kjernefysikk. Radioaktivitet. Fisjon. Fusjon. Relativistiske kollisjoner med tunge ioner. Sterkt vekselvirkende materie. Kvark-gluon plasma

Hva l?rer du?

Studentene f?r en introduksjon i moderne subatom?r fysikk, med hovedvekt p? element?rpartikkelfysikk. Den teoretiske bakgrunnen samt den eksperimentelle st?tten for standardmodellen i partikkelfysikk, som beskriver de fundamentale partiklene (fermioner og bosoner) og vekselvirkningene mellom dem (formidlet av kraft(gauge)-bosoner). Fysikken i det tidlige univers vil ogs? bli gjennomg?tt i korte trekk. Kurset forklarer hvordan kvarker bygger opp hadroner og hvordan kjernepartiklene bygger opp atomkjernene. Et sammendrag av de mest fundamentale egenskapene og fenomenologiske perspektivene ved atomkjerner og nukle?re vekselvirkninger ved h?ye energier vil ogs? bli gitt. Kurset gir et godt fundament for viderekommende kurs i eksperimentell og teoretisk partikkelfysikk og h?yenergi kjernefysikk.

 

Etter endt kurs forventes det at studentene kan gj?re rede for:

  1. Grunnleggende konsepter i subatom?r fysikk
    • Symmetrier og bevaringslover
    • Relativistisk bevegelsesl?re, Dirac-likningen
    • Kollisjoner, henfall og grunnleggende vekselvirkninger ved bruk av Feynmann-diagrammer
    • Egenskapene til element?re partikler, kvantetall: spinn, isospinn, elektrisk ladning og fargeladning
    • Leptoner, kvarker, kraft(gauge)-bosoner: fermioner og bosoner
  2. Standardmodellen for den elektrosvake og sterke vekselvirkning
    • Klassifiseringen av materiepartikler og kraftpartikler
    • Fundamentale vekselvikninger
      • Kvanteelektrodynamikken (QED) og fotonet
      • Den svake vekselvirkningen og den elektrosvake sammensl?ingen: n?ytrinoer, C (ladning), P (paritet) og T (tid), CP-brudd; Masse og farge oscillasjoner; Elektrosvake symmetrib