TFNCF0001 Úvod do částicové fyziky I

Fyzikální ústav v Opavě
zima 2023
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 13:05–14:40 SM-UF
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
TFNCF0001/A: Čt 12:15–13:50 309, 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
  • Žáček J. Úvod do fyziky elementárních částic. Nakladatelství Karolinum, 2005. ISBN 9788024611099. info
  • Nosek D. Jádra a částice, řešené příklady, Matfyzpress, 2005
  • Dosch, H.G. Za hranicemi nanosvěta. Leptony, kvarky, kalibrační bosony. Academia, 2011. ISBN 978-80-200-1871-7. info
  • Close F. Částicová fyzika. Praha, 2008. ISBN 978-80-7363-160-4. info
  • Close F. - Marten M. - Sutton C. The Particle Odyssey. Oxford University Press, 2002. ISBN 978-0198609438. info
  • Griffiths D. J. Introduction to Elementary Particles. Wiley, 2008
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 2022, zima 2024.