Experimental Physics of Fundamental Interactions
Prerequisiti
Corso per laurea magistrale (IV o V anno). Requisiti: relatività speciale, meccanica quantistica. Interazioni particelle con la materia (principi di funzionamento dei rivelatori di particelle) consigliato ma non obbligatorio.
Programma
- Introduzione storica e generale al Modello Standard
- Classificazione delle particelle e delle interazioni fondamentali. Cinematica relativistica (ripasso), interazioni fondamentali e diagrammi di Feynman.
- Metodi di rivelazione delle particelle, principi generali. Fasci di particelle, luminosità degli acceleratori, sezioni d’urto.
- Simmetrie e leggi di conservazione.
- Interazioni deboli e violazione della parità. Violazione della simmetria CP.
- Parametri elettrodeboli, correzioni radiative, pseudo-osservabili. Fit globale elettrodebole e vincoli indiretti sulla massa del quark top e sulla massa del bosone di Higgs prima della sua scoperta.
- Rivelatore 4-pi general-purpose al LEP: l'esperimento ALEPH.
- Misure elettrodeboli di precisione al LEP: forma e larghezza della risonanza della Z, larghezza del bosone Z in particelle invisibili, numero di famiglie di neutrini leggeri, asimmetrie avanti-indietro e determinazione dell’angolo di mixing elettrodebole.
- Fisica del bosone W al LEP2: determinazione della massa, sezione d’urto della produzione WW.
- Rivelatore 4-pi general-purpose all’LHC: l'apparato CMS.
- Fisica EW di precisione all’LHC: scoperta del bosone di Higgs e determinazione delle sue proprietà; misurazione delle proprietà del bosone W
- Fisica del tau (A. Lusiani)
- g-2 del muone (A. Lusiani)
Obiettivi formativi
Introduzione alla fisica sperimentale delle alte energie ai collisionatori e+e+ e adronici, in particolare attraverso gli esempi di misure storiche nel settore elettrodebole, in particolare al LEP, e altre misure ai collisori adronici come la scoperta del quark top al Tevatron e del bosone di Higgs a LHC. Saranno anche discusse misure recenti come la misura della massa del W ai collisori adronici e la misura del momento magnetico anomalo del muone.
Riferimenti bibliografici
M. Thomson: Modern Particle Physics
Slides del corso e riferimenti inclusi