Введение в физику элементарных частиц - 3 курс, 5 семестр

Программа

  1. Введение и исторический обзор: Стандартная модель элементарных частиц и ее проблемы. Ускорительные и неускорительные методы исследований в физике элементарных частиц. Основные экспериментальные центры. Ознакомление с кварковым составом различных адронов, решение задач на сохранение ароматов кварков в сильных взаимодействиях и на сохранение лептонного заряда в слабых взаимодействиях.
  2. Заряженные летоны: Открытие и основные свойства. Масса, время жизни и относительные вероятности распада тау-лептона. Проверка гипотезы лептонной универсальности. Практическая работа с использованием персональных компьютеров (ноутбуков). Анализ небольшого образца данных эксперимента Бель. Ознакомление с методом восстановления частиц на примере распада D-мезона на заряженные каон и пион. Определение параметров сигнала при помощи фитирования.
  3. Дискретные симметрии – С, Р, Т, СР, и СРТ: Нарушение С и Р инвариантности. Пример восстановления каскадных распадов. Методы улучшения разрешения инвариантной массы. Пример восстановления распадов с нейтральными частицами в конечном состоянии. Пример полного восстановления события.
  4. Спектроскопия чармония: Обнаружение J/ψ-частицы. Основные состояния и их квантовые числа. Основные моды распада. Восстановление трехчастичного распада, знакомство с диаграммой Далица, ее свойствами. Амплитуда резонанса. Вывод формулы связи между временем жизни и шириной резонанса. Обнаружение Х(3872) и других тяжелых состояний чармония, поиск экзотических состояний. Поиски пентакварка. Вывод формулы для P-четности системы фермион-антифермион. Решение задач на сохранение P-четности.
  5. Обнаружение ϒ-мезонов и их спектроскопия: Основные состояния и их квантовые числа. Основные моды распада. Обнаружение экзотических Zb-частиц и их свойства. Вывод формулы для С-четности системы фермион-антифермион. Решение задач на сохранение С-четности.
  6. Обнаружение очарованных частиц: Свойства D-мезонов. Времена жизни и относительные вероятности распада. Отклонения от спектаторной модели. ГИМ-механизм. Решение задач на сохранение изотопического спина в сильном взаимодействии. Знакомство с таблицами Клебша-Гордана. Изотопические соотношения для ширин распадов. Спектроскопия очарованных мезонов и их основные свойства. Обнаружение первых возбужденных состояний очарованных барионов. Решение задач на изотопические соотношения между сечениями реакций. Связь между изоспином и С-четностью системы двух заряженных пионов.
  7. Обнаружение прелестных частиц и их основные моды распада: Осцилляции В-мезонов. СКМ-матрица. Связь между изоспином и С-четностью системы двух заряженных пионов. Связь между изоспином и спином для очарованных барионов.
  8. Обнаружение t-кварка, W- и Z-бозонов: Cвойства t-кварка, W- и Z-бозонов. Изотопическая инвариантность. Систематика легких адронов. СР-инвариантность и ее нарушение.
  9. Нейтрино: Обнаружение электронного нейтрино, обнаружение мюонного и тау нейтрино. Бета-распад. Измерение массы нейтрино. Измерение массы мюонного и тау-нейтрино. Измерение поляризации заряженных лептонов в бета-распаде и определение спиральности нейтрино. Определение спиральности тау-нейтрино. Двойной бета распад. Определение природы нейтрино. Вычисление величины выделяемой энергии в различных типах двойного бета-распада.
  10. Осцилляции нейтрино: Вывод формулы для случая двух сортов нейтрино. Экспериментальное обнаружение осцилляций нейтрино от различных источников: солнечные, реакторные, атмосферные и ускорительные нейтрино. Оценки разницы масс нейтрино в различных экспериментах.
  11. Обзорная лекция. Прием домашнего задания.

Литература