TFNCF0001 Úvod do částicové fyziky I

Fyzikální ústav v Opavě
zima 2022
Rozsah
2/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (přednášející)
prof. Ing. Peter Lichard, DrSc. (přednášející)
RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (cvičící)
Garance
RNDr. Josef Juráň, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě
Rozvrh
Út 8:05–9:40 309
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
TFNCF0001/A: Čt 8:55–10:30 309, J. Juráň
Předpoklady
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět umožňuje studentům seznámit se se základními poznatky o struktuře a interakcích subnukleárních částic. Výklad je veden fenomenologicky a historicky a opírá se o experimentální výsledky, které k současným představám vedly.
Výstupy z učení
Student bude po úspěšném absolvování předmětu schopen identifikovat a shrnout důležité mylníky v historii a vývoji částicové fyziky; popsat a vysvětlit experimentální metody částicové fyziky; bude schopen popsat strukturu a interakce subnukleárních částic.
Osnova
  • Hlavní témata předmětu jsou:
    • Nástin historie a současného stavu částicové fyziky. Klíčové objevy, experimenty a ideje.
    • Struktura a interakce částic; leptony, kvarky, kalibrační bosony, hadrony; mezony a baryony.
    • Stabilní a nestabilní částice, rezonance. Antičástice.
    • Kinematika srážek a rozpadů. Zákony zachování, relativistické invarianty; účinný průřez; luminozita; podélná a příčná hybnost, rapidita.
    • Střední doba života, diferenciální rozpadová šířka, větvící frakce a větvící poměr, Dalitzův diagram.
    • Experimentální metody částicové fyziky. Základní principy a typy urychlovačů. Lineární urychlovače elektrostatické a vysokofrekvenční; kruhové urychlovače elektronů, protonů a těžkých iontů.
    • Primární a sekundární svazky, terčíky; akumulátory a kolajdry, urychlovací komplexy.
    • Fyzikální principy a charakteristiky detektorů; nejdůležitější typy detektorů; kalorimetry a spektrometry, detektorové soustavy.
    • Vlastnosti hadronů. Hmotnost, náboj, spin, baryonové číslo, prostorová (P) parita, isospin a jeho třetí komponenta, nábojová (C) parita, G parita.
    • Vůně a její souvislost s kvarkovou strukturou.
    • Experimentální určení hmotnosti, spinu a parity pionů.
    • Zákony zachování při silných, elektromagnetických a slabých interakcích.
    • Vlastnosti leptonů. Leptonová čísla, experimentální důkazy rozdílnosti elektronového neutrina a antineutrina, a elektronového a mionového antineutrina; počet typů neutrin; možné nezachování lept. čísel; sluneční neutrina.
Literatura
    doporučená literatura
  • Davídek T., Leitner R. Elementární částice. Od prvních objevů po současné experimenty, Matfyzpress, 2014
  • Davídek T., Leitner R. Řešené příklady z fyziky elementárních částic, Matfyzpress, 2014
  • Griffiths D. J. Introduction to Elementary Particles. Wiley, 2008
  • Close F. Částicová fyzika. Praha, 2008. ISBN 978-80-7363-160-4. info
  • Dosch, H.G. Za hranicemi nanosvěta. Leptony, kvarky, kalibrační bosony. Academia, 2011. ISBN 978-80-200-1871-7. info
  • Close F. - Marten M. - Sutton C. The Particle Odyssey. Oxford University Press, 2002. ISBN 978-0198609438. info
  • Close F. - Marten M. - Sutton C. The Particle Odyssey. Oxford University Press, 2002. ISBN 978-0198609438. info
  • Nosek D. Jádra a částice, řešené příklady, Matfyzpress, 2005
  • Žáček J. Úvod do fyziky elementárních částic. Nakladatelství Karolinum, 2005. ISBN 9788024611099. info
Výukové metody
Monologická (výklad, přednáška)
Cvičení
Samostudium studentů
Individuální konzultace
Metody hodnocení
domácí úkoly
náhodný test
zápočtový písemný test
ústní a písemná zkouška
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2020, zima 2021, zima 2023, zima 2024.