Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Elementary Particles and Interactions
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-1-047-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Obłąkowska-Mucha Agnieszka (amucha@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Obłąkowska-Mucha Agnieszka (amucha@agh.edu.pl)
dr hab. inż, prof. AGH Szumlak Tomasz (szumlak@agh.edu.pl)
dr inż. Rachwał Bartłomiej (brachwal@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

The modul describes the physics of elementary particles, interaction between them and method of their measurements.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Knowledge of elementary particles and the way matter is build FT1A_W04, FT1A_W01 Egzamin
M_W002 Student knows the methods in high energy physics FT1A_W04, FT1A_W01 Aktywność na zajęciach
Umiejętności
M_U001 Student is able to solve the basic equation describing particles. Student can calculate the basic relativistic parameters. Studen can use the specific language FT1A_U03, FT1A_U02, FT1A_U01 Egzamin
M_U002 Student is able to choose allowed and forbidden particle decays FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U04 Wykonanie ćwiczeń
M_U003 Student can write a simple track reconstruction algorithm FT1A_U03, FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U04 Wykonanie projektu
M_U004 Student can make a data selection in high energy physics FT1A_U03, FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student is able to disscuss about the importance of fundamental research FT1A_K01 Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Knowledge of elementary particles and the way matter is build + + + - - + - - - - -
M_W002 Student knows the methods in high energy physics - - - + - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student is able to solve the basic equation describing particles. Student can calculate the basic relativistic parameters. Studen can use the specific language + + + + - + - - - - -
M_U002 Student is able to choose allowed and forbidden particle decays + + + - - + - - - - -
M_U003 Student can write a simple track reconstruction algorithm + - + + - - - - - - -
M_U004 Student can make a data selection in high energy physics + - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student is able to disscuss about the importance of fundamental research + + + - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Basic concept in particle physics

    History of particle physics.
    Summary of elementary particles and interactions.

  2. Elemets of relativity

    Relativistic mass, energy, momentum calculation for particle and system of particles.

  3. Particle scattering

    Rutherford scattering. The method for particle discoveries.

  4. Accelarators and detectors

    The sources of high energy particles. The passage of particle radiation through matter.

  5. Hadrons

    Multiplets of hadrons and the rules they are connected. Static quark model

  6. Electromagnetic interactions
  7. Strong interactions
  8. Weak interation and parity violation
  9. The LHC experiment and results
  10. IT for high energy physics
Ćwiczenia audytoryjne:
  1. Calculation of relativistic invariants
  2. Scattering
Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. D0 mass reconstruction basing on simulated sample
  2. Methods of tracks reconstruction
Ćwiczenia projektowe:
Reconstruction of mass and life time of beauty or charm meson.

Project is based on the simulation and real data sample. The main task is to reconstruct one of the meson. Students, according to their preferences, may concentrate on the physics or rather computer side of the problem.

Zajęcia seminaryjne:
Various topics connected with high energy physics
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 126 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 16 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 14 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 6 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 8 godz
Wykonanie projektu 20 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 6 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 14 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

The final mark (FM) E – exam, T – tutorial classes, P – project
FM = 0,4 x E + 0,3 x P + 0,3 x T
Student has three attempts to get the positive mark.
In case of absence, students should contact the lecturer to become familiar with the missing classes. Within the next week, student should solve and show the problems discussed during his or her absence.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Math and physics courses at the university level.
Basic knowledge of programming.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

D.Resnick, Halliday, J. Walker “Fundamental Physics”, part 5
M.Thomson “Modern Particle Physics”
A.Bettini “Introduction to Elementary Particle Physics”
D.H. Perkins “Introduction to High Energy Physics”

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

A. Oblakowska-Mucha T. Szumlak, B. Rachwał, et al. (LHCb Collaboration) Measurement of CP violation and B0s meson decay width difference with B0s→J/ψK+K- and B0s→J/ψπ+π- decays. Phys. Rev. D 87 (2013) 112010, 1-21

L.Bel et al.; (T.Szumlak) (on behalf of LHCb Collaboration)
Automatised data quality monitoring of the LHCb Vertex Locator.
Journal of Physics Conf. S. 898 (2017) 092046, 1-7

A. Oblakowska-Mucha T. Szumlak, B. Rachwał, et al. (LHCb Collaboration) Measurement of CP violation and constraints on the CKM angle γ in B± → D+K± with D → K0sπ+π- decays. Nucl. Phys. B888 (2014) 169-193

A. Oblakowska-Mucha T. Szumlak, B. Rachwał, et al. (LHCb Collaboration) Measurement of the time-dependent CP asymmetries in B0s→J/ψ K0s. JHEP 6 (2015) 131, 1-22

A. Oblakowska-Mucha T. Szumlak, B. Rachwał, et al. (LHCb Collaboration) Measurement of the difference of time-integrated CP asymmetries in D0→K-K+ and D0→π-π+ decays. Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 191601, 1-10,

A.Affolder et al., (A. Obłąkowska-Mucha, T. Szumlak) Radiation damage in the LHCb Vertex Locator.
JINST 8 (2013) P08002, 1-22

A. Oblakowska-Mucha T. Szumlak, B. Rachwał (LHCb Collaboration)Measurement of CP observables in B±→DK± and B±→Dπ± with two- and four-body D decays. Phys. Lett. B760 (2016)117-131

A. Oblakowska-Mucha T. Szumlak, B. Rachwał (LHCb Collaboration) Constraints on the unitarity triangle angle γ from Dalitz plot analysis obf B0→DK+π- decays.Phys. Rev. D93 (2016) 112018, 1-19

T.Szumlak (on behalf of LHCb Collaboration)
Real time analysis with the upgraded LHCb trigger in Run-III. The 22nd International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics, CHEP 2016, October 10-14, San Francisco, US
A.Affolder et al., (A. Obłąkowska-Mucha, T. Szumlak) Radiation damage in the LHCb Vertex Locator.
JINST 8 (2013) P08002, 1-2

A.Affolder et al., (A. Obłąkowska-Mucha, T. Szumlak, B. Rachwał) Radiation Damage Effects and Operation of the LHCb Vertex Locator IEEE Transactions on Nuclear Science ( Volume: 65, Issue: 5, May 2018 )

Informacje dodatkowe:

The course is designed for students of broad engineering science. It focuses on physics of elematery particles, but with very wide technolgical background coming from CERN. Authors are active scientists involved in LHCb experiments in various field: detector technolgy, IT, method of reconstruction and data analysis. In case of a special interest, we invite the students for future cooperation.