Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Introduction to Standard Model
Course of study:
2018/2019
Code:
JFT-2-004-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr hab. inż, prof. AGH Szumlak Tomasz (szumlak@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż, prof. AGH Szumlak Tomasz (szumlak@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student potrafi wykorzystywać wiedzę z wielu dziedzin i poszukiwać własnych rozwiązań FT2A_K01 Activity during classes
Skills
M_U001 Student zna ograniczenia Modelu Standardowego FT2A_U01, FT2A_U04 Activity during classes,
Test
M_U002 Student potrafi przeprowadzać obliczenia z mechaniki relatywistycznej opisujące zderzenia i rozpady cząstek. FT2A_U01, FT2A_U03 Activity during classes,
Test
Knowledge
M_W001 Student posiada pogłębiona wiedzę o oddziaływaniach fundamentalnych i elementarnych składnikach materii. FT2A_W03, FT2A_W01 Activity during classes
M_W002 Student zna aktualne wyniki dotyczące oddziaływań FT2A_W01, FT2A_W02 Activity during classes,
Test
M_W003 Student zna i potrafi napisać równania opisujace cząstki i oddziaływania FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Activity during classes,
Test
M_W004 Student zna metody weryfikacji Modelu Standardowego. FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Activity during classes,
Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi wykorzystywać wiedzę z wielu dziedzin i poszukiwać własnych rozwiązań - - - + - - - - - - -
Skills
M_U001 Student zna ograniczenia Modelu Standardowego + + - + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeprowadzać obliczenia z mechaniki relatywistycznej opisujące zderzenia i rozpady cząstek. + + - + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada pogłębiona wiedzę o oddziaływaniach fundamentalnych i elementarnych składnikach materii. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna aktualne wyniki dotyczące oddziaływań + - - - - - - - - - -
M_W003 Student zna i potrafi napisać równania opisujace cząstki i oddziaływania + + - + - - - - - - -
M_W004 Student zna metody weryfikacji Modelu Standardowego. + + - + - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Elementarne składniki materii (2h).
Pojęcia podstawowe. Przypomnienie podstawowych składników materii opisywanych w ramach Modelu Standardowego.
2. Transformacja Lorentza (2h)
Skalary i czterowektory. Niezmienniki relatywistyczne.
3. Równanie Lagrange’a (2h).
Zasada Hamiltona. Funkcja Lagrange’a.
4. Symetrie. Twierdzenie Noether. Związek symetrii z prawami zachowania.
4. Elementy kwantowej teorii pola (2h).
Gęstość lagrangianu. Równanie Kleina-Gordona. Opis pola związanego z rzeczywistymi cząstkami.
5. Pole elektromagnetyczne (4h).
Czterowektory potencjału i prądu. Równania Maxwella w postaci relatywistycznej. Tensor pola elektromagnetycznego. Transformacja cechowania
6. Symetrie czasowo-przestrzenne (2h)
Niezmienniczość względem translacji i obrotu. Parzystość przestrzenna i ładunkowa. Odwrócenie w czasie.
7. Równanie Diraca (2h).
Hamiltonian dla swobodnego elektronu. Macierze Pauliego. Spinory. Macierze gamma. Rozwiązania równania Diraca dla cząstki o spinie ½.
8. Wprowadzenie do elektrodynamiki kwantowej (2h).
Podstawowe procesy elektromagnetyczne. Diagramy Feynmana. Wirtualne cząstki pośredniczące. Renormalizacja. Biegnąca stała sprzężenia. Rozproszenie i anihilacja.
9. Słabe oddziaływania leptonów i kwarków (2h).
Teoria Fermiego. Ciężkie bozony pośredniczące. Parzystość C, P. Skrętność. Mieszanie kwarków. Słaby izospin.
10. Spontaniczne łamanie symetrii (2h).
Teoria Małej Unifikacji oddziaływań elektrosłabych. Oddziaływanie z polem Higgsa.
11. Macierz CKM i łamanie parzystości CP (2h).
Warunki Saharowa. Brak antymaterii. Parametry macierzy CKM. Układy neutralnych mezonów K i B. Oscylacje.
11. Eksperymentalme testy teorii elektrosłabej (2h).
LEP – omówienie bardzo precyzyjnych testów Modelu Standardowego. Poszukiwanie bozonu Higgsa.
12. Fizyka poza Modelem Standardowym (2h).
Supersymetria. Nowe wymiary. Poszukiwanie Nowej Fizyki. Kosmologia

Auditorium classes:

1. Opis relatywistyczny mechaniki (2h).
Efekty kształcenia:
-student potrafi zapisać i przeprowadzać obliczenia na czterowektorach.
-student potrafi obliczyć niezmienniki relatywistyczne.
3. Równanie Lagrange’a(2h).
Efekty kształcenia:
- student potrafi napisać równania Lagrange’a i Hamiltona dla cząstek i pól
4. Macierz CKM, trójkaty unitarności, symetria CP.
Efekty kształcenia:
-student potrafi zapisać warunki unitarności macierzy CKM, zna sposoby łamania CP w ramach Modelu Standardowego
-student potrafi napisać równania opisujące oscylację mazoną B i K.

Project classes:
Weryfikacja Modelu Standardowego

Projekty pokazujące metody weryfikacji Modelu Standardowego i jego ograniczenia.
Realizowane w postaci rozwiązań bardziej złożonych problemów oraz modelowania komputerowego.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 106 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in auditorium classes 8 h
Participation in project classes 6 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Preparation for classes 20 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Oceny z ćwiczeń rachunkowych © oraz z kolokwium zaliczeniowego (Z) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.
Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z kolokwium (K) , ćwiczeń audytoryjnych © oraz z ćwiczeń projektowych:
OK = 0,5 x K + 0,3 x C + 0,2 x P
Dopuszczalna liczba nieobecności – 2.

Prerequisites and additional requirements:

Program obejmuje pogłębienie tematyki realizowanej na module “Cząstki elementarne i ich oddziaływania”.
1.Znajomość matematyki i fizyki na poziomie studiów inżynierskich.
2.Znajomość fizyki cząstek elementarnych.
3.Wiedza dotycząca oddziaływania promieniowania jonizującego z materią i detekcji cząstek wysokiej energii.
4.Podstawowa umiejętność posługiwania się komputerem i programowania obiektowego.
5.Znajomość metod statystyki matematycznej.

Recommended literature and teaching resources:

B.R.Martin, G.Shaw „Particle Physics” Wiley&Sons 2002
A.Bettini “Introduction to Elementary Particle Physics” Cambridge Univ.Press 2008
W.N.Cottingham, D.A. Greenwood “An introduction to the Standard Model of Particle Physics”
G.Kane “Modern Elementary Particle Physics”
I. Aitchson, A.Hey “Gauge theories in Particle Physics”

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

B. Aaij et al., (M. Firlej, T. Fiutowski, M.Idzik, P. Morawski, J. Moron, A.Obłąkowska-Mucha, K. Świentek,T.Szumlak) LHCb Collaboration
First observation and measurement of the branching fraction for the decay B0s → D*-/s K±.
JHEP 6 (2015) 130, 1-16
B. Aaij et al., (M. Firlej, T. Fiutowski, M.Idzik, P. Morawski, J. Moron, A.Obłąkowska-Mucha, K. Świentek,T.Szumlak) LHCb Collaboration
Measurement of CP violation parameters and polarization fractions in B0s → J/ψ K*0 decays.
JHEP11 (2015) 082, 1-38
B. Aaij et al., (M. Firlej, T. Fiutowski, M.Idzik, P. Morawski, J. Moron, A.Obłąkowska-Mucha, K. Świentek,T.Szumlak), LHCb Collaboration
Measurement of CP violation in B0s→ J/ψ K0s decays.
R. Aaij (B.Muryn, A.Obłąkowska-Mucha, K. Senderowska, T.Szumlak) LHCb Collaboration
First observation of the decay B0S→ D0K*0 and a measurement of the ratio of branching fractions B(B0S→ D0K*0)/B( B0→ D0 ρ0).
Phys.Lett.B706:32-39,2011.
R. Aaij (B.Muryn, A.Obłąkowska-Mucha, K. Senderowska, T.Szumlak) LHCb Collaboration
Measurement of the CP violating phase φs in bar-Bs0→J/ψ f0(980).
Phys.LettB 707(2012)497-505
B. Aaij et al., (B.Muryn, A.Obłąkowska-Mucha, K.Senderowska, T.Szumlak) LHCb Collaboration
A model-independent Dalitz plot analysis of B± → D± with D→K0s hh- (h= π K) decays and constraints on the CKM angle γ..
Phys.Lett.B718 (2012) 43-55

Additional information:

Moduł przewidziany do realizacji w semestrach letnich.