• Blended Learning & Flipped Classroom
• MOOC

L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire una conoscenza introduttiva della fisica delle particelle, ottenuta ampliando e sviluppando opportunamente alcuni degli argomenti già introdotti nell'ambito dell'insegnamento Fisica del nucleo (cod. 094893 o 094960), di cui questo insegnamento costituisce un possibile, naturale completamento. Ci si propone, in particolare, di sviluppare in modo organico la fenomenologia e i possibili schemi di classificazione delle particelle. Inoltre, si approfondiranno alcuni aspetti legati alla descrizione della struttura interna degli adroni (in particolare, il modello a quark) e delle interazioni fondamentali (debole, forte, teorie di gauge). Vengono introdotti alcuni elementi di didattica innovativa (Blended/Flipped e MOOC) per lo sviluppo di alcuni degli argomenti e per il raggiungimento di alcuni dei risultati di apprendimento attesi in questo insegnamento

Lo studente:

- riconosce, distingue e sa analizzare nelle loro parti i principali aspetti fenomenologici della fisica delle particelle e alcuni fondamentali strumenti fisico-matematici necessari per lo studio delle loro proprietà fisiche

- conosce e sa analizzare i fondamenti fisici e una introduzione alla descrizione teorica della struttura degli adroni basata sul modello a quark, dell'interazione forte tra quark, dell'interazione debole e delle teorie di gauge delle interazioni fondamentali

- è in grado di selezionare ed applicare correttamente opportuni metodi della fisica teorica al fine di descrivere efficacemente le proprietà fisiche fondamentali delle particelle, anche mediante lo svolgimento di semplici derivazioni e stime numeriche

- è in grado di approfondire la conoscenza autonoma della materia, estendendone lo studio anche verso tematiche non direttamente affrontate nelle lezioni

Complementi matematico-fisici. Cinematica relativistica quadrivettoriale. Esempi. Ancora sulla composizione di momenti angolari e di isospin. Ulteriori proprietà dell'equazione di Dirac. Cenni alla descrizione lagrangiana della dinamica dei campi e del legame tra proprietà di simmetria e leggi di conservazione di grandezze fisiche.

Fenomenologia e schemi di classificazione delle particelle. Dalla fisica nucleare alla fisica delle particelle. Fenomenologia osservata: leptoni pesanti, particelle strane, risonanze, multipletti e altre regolarità. Criteri per la classificazione delle particelle. Adroni (barioni e mesoni), leptoni, mediatori delle interazioni.

Struttura degli adroni. Teoria di Fermi-Yang sulla struttura dei pioni. Diffusione pione-nucleone, risonanza "33" e particelle Delta. Modello statico a quark per la struttura degli adroni non strani. Proprietà del momento magnetico, funzioni d'onda e masse dei nucleoni secondo il modello statico a quark. Adroni strani, relazione di Gell-Mann/Nishijima, estensione del modello a quark secondo la "ottuplice via" e la simmetria SU(3). Cenni sui quark pesanti.

Interazioni fondamentali. Cenni ad evidenze sperimentali e modelli fenomenologici sull'interazione tra quark. Ancora sull'interazione debole: formulazione relativistica della teoria V-A, interazione corrente-corrente. Interpretazione dei decadimenti deboli degli adroni in termini di decadimenti deboli dei quark: angolo di Cabibbo e quark mixing. Cenni al meccanismo GIM e alla estensione secondo la matrice CKM. Teoria di gauge dell'elettrodinamica. Cenni al Modello Standard delle interazioni fondamentali: generazioni di leptoni e quark, simmetrie e teoria di gauge delle interazioni elettrodebole e forte, il problema della massa e il meccanismo di Higgs.

Per la frequenza dell'insegnamento è necessaria una familiarità con gli argomenti trattati in insegnamenti equivalenti a Fisica del nucleo, offerto al Politecnico di Milano. L'organizzazione del semestre prevede la possibilità di seguire Fisica del nucleo nella prima parte e Laboratorio di fisica delle particelle nella seconda parte, coordinandosi al contempo con l'erogazione dell'insegnamento Laboratorio di fisica del nucleo

L'esame consiste in una prova finale orale in cui gli studenti presenteranno e discuteranno un progetto, sviluppato di norma in gruppi (la cui entità verrà stabilità sulla base del numero di frequentanti), relativo all'approfondimento di un argomento legato a quelli trattati a lezione.

La prova orale ha l’obiettivo di valutare, attraverso il colloquio avviato a partire dalla presentazione del progetto, la capacità dello studente di:

- sviluppare la conoscenza autonoma della materia

- cogliere ed interpretare il significato fisico delle metodologie matematiche utilizzate

- esporre con precisione e adeguato linguaggio disciplinare i principali aspetti fenomenologici della fisica delle particelle e alcuni fondamentali strumenti fisico-matematici necessari per lo studio delle loro proprietà fisiche

- esporre con precisione e adeguato linguaggio disciplinare i fondamenti fisici e i concetti introduttivi alla descrizione teorica della struttura degli adroni basata sul modello a quark, dell'interazione forte tra quark, dell'interazione debole e delle teorie di Gauge delle interazioni fondamentali

- ricavare stime numeriche semplificate anche attraverso l’utilizzo corretto dei sistemi di unità di misura e il valore delle grandezze fisiche fondamentali nei fenomeni particellari

capitoli selezionati tra quelli dedicati alla fisica delle particelle

capitoli selezionati

capitoli selezionati

capitoli selezionati tra quelli dedicati alla fisica delle particelle

capitoli selezionati

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