Студијски програм : Основне академске студије

Назив предмета: Физика елементарних честица

Наставник: Петар Аџић

Статус предмета: Изборни

Број ЕСПБ: 9

Услов: положени сви испити из VI семестра

Циљ предмета: Овладавање основним знањем и феноменима у области физике високих енергија. Прва фаза припреме за мастер и докторске студије у области физике честица кроз упознавање са основним особинама честица и интеракција, а онда и упознавање са најважнијим феноменима у овој области са експерименталног аспекта.

Исход предмета: Поседовање задовољавајућег нивоа знања у физици честица кроз савладавање градива прилагођеног као неопходна припрема за наставак школовања у овој области физике кроз мастер и докторске студије. Студентима би после овог курса требало да буде олакшан приступ за активни истраживачки рад на великим експериментима у оквиру међународних колаборација.

Садржај предмета:

Експериментална физика високих енергија - Теоријска настава

1. Елементарне честице: Увод и историјат,   Класификација, Феномени, Интеракција честица са материјом, Интеракција ЕМ зрачења са материјом.

2. Интеракције и поља: Класична и квантомеханичка слика интеракција, Ефикасни пресек за интеракције, Основи Feynman-ови дијаграми, Електромагнетска интеракција, Јака интеракција, Слаба интеракција, Гравитациона интеракција, Распади и резонантна стања.

3. Закони одржања и принципи инваријантности: Оператори транслације Т, ротације R, парности P, промене Наелектрисања Q, комплексне конјугованости C и времена T, Инваријантност и нарушење P, CP и CPT, Инваријантност наелектрисања и калибрациона (gauge) инваријантност.

4. Физика унутар Стандардног модела елементарних честица: Основни елементи Стандардног модела, Интермедиарни векторски бозони Z0,W- и W+, Производња и детекција Z0 и пара W-W+ бозона, Електрослаба интеракција, Константе електрослабе спреге код лептона и кваркова, Спонтано нарушење електрослабе интеракције и Higgs механизам, Производња и детекција Higgs бозона.

5. Физика изван Стандардног модела: Основи теорије Суперсиметрије (SUSY), Основни елементи Теорије великог уједињења – GUT: SU(5), Распад протона, Маса неутрина: осцилације, Dirac и Majorana неутрино, Магнетски монополи.

6. Физика честица и космологија: Нуклеосинтеза и модел Великог праска, Hubble-ов закон и ширење универзума, Једначине Friedmann-а, Асиметрија барион-антибарион и нарушење CP симетрије, Тамна материја и тамна енергија.

7. Експерименталне методе у физици честица: Увод у физику акцелератора, Експерименти на акцелераторима, Врсте акцелератора, Динамика снопа, Секундарни снопови и сепаратори, Акцелератори релативистичких енергија, Експерименти са сударајућим сноповима – Colliding, beams, Акцелераторски комплекси у свету.

8. Детектори: Детектори наелектрисаних честица, Детектори електромагнетског зрачења,  Детектори пљускова, Калориметри, Детектори неутралних честица, Вишеслојни детектори за сложене експерименте на великим акцелераторским инсталацијама. 

9. Значајни експерименти

Литература:

1. Одговарајући уџбеници из нуклеарне физике и експерименталне физике честица:

      B.R. Martin, G. Shaw, Particle Physics, Wiley, 2008.

      G. Kane, Modern Particle Physics, Westview Press, 1993.

      R.C. Fernow, Introduction to Experimental Particle Physics, Cambridge University Press, 1989.

2.   D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press, 2000.

      D. Green, The Physics of Particle Detectors, Oxford Press, 2008.

      Particle Physics Data Group: Review of Particle Physics, Physics Letters B (2008).

3. Оригинални чланци у часописима

Број часова активне наставе 6

Теоријска настава:

4

Теоријска настава (вежбе):

2

Методе извођења наставе: Предавања (Обрада тематских јединица кроз практичне примере) и рачунске вежбе

Оцена  знања (максимални број поена 100)

Предиспитне обавезе

поена

 

Завршни испит

Поена

активност у току предавања

10

писмени испит

30

практична настава

усмени испт

40

колоквијум-и

 

семинар-и

20