Fizika jedra in osnovnih delcev

2020/2021
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Medicinska fizika
Letnik:
1 letnik
Semester:
prvi
Vrsta:
obvezni
ECTS:
6
Jezik:
slovenski
Nosilci predmeta:

prof. dr. Boštjan Golob

Ure na teden – 1. semester:
Predavanja
3
Seminar
0
Vaje
1
Laboratorij
0
Vsebina

Uvod: urejenost narave po nadstopjih. Poskusi v fiziki jedra in osnovnih delcev. Pospeševalniki. Detekcija nabitih in nevtralnih delcev.
Jedrska fizika. Sile med nukleoni. Lastnosti jedra. Modeli zgradbe jeder.
Standardni model. Sile na daljavo. Vrste interakcij. Barva.
Simetrije in grupe. Rotacije. Clebsh-Gordonovi koeficienti. Izospin. Sipanje pip->pip. Okusna SU(3) simetrija. Mezoni. Barioni
Antidelci. Nerelativistična teorija motnje, zlato pravilo. Elektrodinamika delcev brez spina. Feynmanova pravila. Sipalni presek. Razpadna širina.
Diracova enacba. Rešitve Diracove enacbe za prost delec. Kovariantna oblika. Vijačnost. Diracova enacba za antidelce. Normalizacija bispinorjev.
Elektrodinamika delcev s spinom 1/2. Feynmanova pravila. Moellerjevo sipanje. Vsota po spinih. Polnostna relacija. Izreki o sledeh. Sipanje e mion-> e mion. Diferencialni sipalni presek. Anihilacija e+e- ->mm, qq. Razmerje R, dokaz za obstoj barve. Kotna porazdelitev.
Šibka interakcija: uvod, zgodovina. Interakcija tok-tok. Kršitev parnosti. V-A struktura. Razpad beta. Razpad miona. Razpad piona, konflikt med sučnostjo in ročnostjo. Sipanje nevtrinov. Nevtralni šibki tokovi. Šibki prehodi med generacijami, matrika CKM. Meritev matričnih elementov CKM, unitarnost. Mehanizem GIM. Nevtralni tok, ki spremeni okus.
Sistem nevtralnih kaonov. Parnost P, C, CP za stanja z dvemi oz. tremi pioni. Lastna stanja CP. Kršitev CP. Škatlasti diagrami. Mešanje pri nevtralnih mezonih B. Kršitev CP.
Elektrošibka interakcija. Feynmanova pravila. Umeritvene simetrije. Lokalna umeritev. Kovariantni odvod.
Močna interakcija.
Veliko poenotenje. Zveza med fiziko osnovnih delcev in razvojem vesolja

Temeljni literatura in viri

• F. Halzen, A.D. Martin, Quarks and Leptons, Wiley 1984
• M. Rosina, Jedrska fizika, DMFA
• D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press 2000

Cilji in kompetence

Študent spozna osnovne zakonitosti na področju fizike jedra in osnovnih delcev.
Predmetno specifične kompetence: Poznavanje in razumevanje interakcij med osnovnimi delci in med njihovimi vezanimi stanji (hadroni). Sposobnost za reševanje konkretnih problemov s področja fizike jedra in osnovnih delcev. Sposobnost povezovanja teoretičnih napovedi in meritev. Kritično ovrednotenje in uporaba novih spoznanj na področju fizike jedra in osnovnih delcev.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:
Pridobitev osnovnega znanja na področju fizike jedra in osnovnih delcev. Poznavanje in razumevanje interakcij med osnovnimi delci. Sposobnost povezovanja teoretičnih napovedi in meritev. Kritično ovrednotenje in uporaba novih spoznanj na področju fizike jedra in osnovnih delcev.
Uporaba:
Razumevanje interakcij med osnovnimi delci in interakcij med osnovnimi delci in jedri, njihov vpliv na nastanek in razvoj vesolja, stabilnost materije. Razumevanje fizikalnih osnov metod detekcije.
Refleksija:
Kritično ovredotenje teoretičnih napovedi z rezultati meritev.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet:
Sposobnost razumevanja pojavov ter razlaganja in vrednotenja rezultatov meritev.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, vaje, domače naloge, konzultacije.

Načini ocenjevanja

2 kolokvija namesto izpita iz vaj, domača naloga, izpit iz vaj
Izpit iz teorije
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca
  1. Belle Collaboration, LIN, S.-W., BITENC, Urban, BRAČKO, Marko, FRATINA,
    Saša, GOLOB, Boštjan, KORPAR, Samo, KRIŽAN, Peter, PESTOTNIK, Rok,
    STANIČ, Samo, STARIČ, Marko, ZUPANC, Anže. Difference in direct chargeparity
    violation between charged and neutral B meson decays. Nature (Lond.),
    2008, vol. 452, str. 332-335. [COBISS-SI-ID 21553703], [JCR, WoS do 13. 2.
    2013: št. citatov (TC): 54, čistih citatov (CI): 48, normirano št. čistih citatov
    4
    (NC): 18, Scopus do 20. 2. 2013: št. citatov (TC): 68, čistih citatov (CI): 62,
    normirano št. čistih citatov (NC): 92]
  2. Belle Collaboration, STARIČ, Marko, GOLOB, Boštjan, BITENC, Urban,
    BRAČKO, Marko, FRATINA, Saša, GORIŠEK, Andrej, KORPAR, Samo, KRIŽAN,
    Peter, PESTOTNIK, Rok, STANIČ, Samo, ZUPANC, Anže. Evidence for D[sup]0 -
    (D[bar])[sup]0 mixing. Phys. rev. lett., 2007, vol. 98, no. 21, str. 211803-1-
    211803-6, doi: 10.1103/PhysRevLett.98.211803. [COBISS-SI-ID 20795943],
    [JCR, WoS do 13. 2. 2013: št. citatov (TC): 109, čistih citatov (CI): 98,
    normirano št. čistih citatov (NC): 39, Scopus do 15. 1. 2013: št. citatov (TC):
    131, čistih citatov (CI): 123, normirano št. čistih citatov (NC): 49]
  3. Belle Collaboration, KO, B. R., BRAČKO, Marko, GOLOB, Boštjan, KORPAR,
    Samo, KRIŽAN, Peter, PESTOTNIK, Rok, PETRIČ, Marko, SMERKOL, Peter,
    STANIČ, Samo, STARIČ, Marko, ZUPANC, Anže. Evidence for CP violation in the
    decay D[sup]+ [to] K[sup]0[sub]S [pi][sup]+. Phys. rev. lett., 2012, vol. 109,
    no. 2, str. 021601-1-021601-6, doi: 10.1103/PhysRevLett.109.021601.
    [COBISS-SI-ID 25990183], [JCR, WoS do 7. 11. 2012: št. citatov (TC): 1, čistih
    citatov (CI): 1, normirano št. čistih citatov (NC): 0, Scopus do 16. 1. 2013: št.
    citatov (TC): 1, čistih citatov (CI): 1, normirano št. čistih citatov (NC): 0]
  4. DORŠNER, Ilja, FAJFER, Svjetlana, KAMENIK, Jernej, KOŠNIK, Nejc. Light
    colored scalars from grand unification and the forward-backward asymmetry in
    t[bar]t production. Phys. rev., D Part. fields gravit. cosmol., 2010, vol. 81, no.
    5, str. 055009-1-055009-11. [COBISS-SI-ID 23517735], [JCR, WoS do 10. 9.
    2013: št. citatov (TC): 92, čistih citatov (CI): 84, normirano št. čistih citatov
    (NC): 27, Scopus do 3. 9. 2013: št. citatov (TC): 81, čistih citatov (CI): 75,
    normirano št. čistih citatov (NC): 24]
  5. FAJFER, Svjetlana, KAMENIK, Jernej, NIŠANDŽIĆ, Ivan. B[to] D[sup][ast][tau]
    [nu][bar][sub][tau] sensitivity to new physics. Phys. rev., D Part. fields gravit.
    cosmol., 2012, vol. 85, no. 9, str. 094025-1-094025-9, doi:
    10.1103/PhysRevD.85.094025. [COBISS-SI-ID 25811495], [JCR, WoS do 11. 9.
    2013: št. citatov (TC): 19, čistih citatov (CI): 18, normirano št. čistih citatov
    (NC): 5, Scopusdo 25. 9. 2013: št. citatov (TC): 26, čistih citatov (CI): 24,
    normirano št. čistih citatov (NC): 7]