Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wstęp do Modelu Standardowego
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-2-004-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż, prof. AGH Szumlak Tomasz (szumlak@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż, prof. AGH Szumlak Tomasz (szumlak@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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 Student posiada pogłębiona wiedzę o oddziaływaniach fundamentalnych i elementarnych składnikach materii. FT2A_W03, FT2A_W01 Aktywność na zajęciach
M_W002 Student zna aktualne wyniki dotyczące oddziaływań FT2A_W01, FT2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_W003 Student zna i potrafi napisać równania opisujace cząstki i oddziaływania FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_W004 Student zna metody weryfikacji Modelu Standardowego. FT2A_W03, FT2A_W01, FT2A_W05, FT2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student zna ograniczenia Modelu Standardowego FT2A_U01, FT2A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U002 Student potrafi przeprowadzać obliczenia z mechaniki relatywistycznej opisujące zderzenia i rozpady cząstek. FT2A_U01, FT2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi wykorzystywać wiedzę z wielu dziedzin i poszukiwać własnych rozwiązań FT2A_K01 Aktywność na zajęciach
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 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. + + - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student zna ograniczenia Modelu Standardowego + + - + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeprowadzać obliczenia z mechaniki relatywistycznej opisujące zderzenia i rozpady cząstek. + + - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi wykorzystywać wiedzę z wielu dziedzin i poszukiwać własnych rozwiązań - - - + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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

Ćwiczenia audytoryjne:

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.

Ćwiczenia projektowe:
Weryfikacja Modelu Standardowego

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

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 106 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 8 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 6 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

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.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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”

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

Moduł przewidziany do realizacji w semestrach letnich.