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Física das Altas Energias
F 2011 . 2012 - 2º semestre
Especificação técnica - ficha curricular Elementos especificos
*) N.B. se houver estudantes que não falem português a língua é o inglês.
Objectivos formativos
1.O aluno deve ficar a conhecer as leis de simetria dos processos elementares e as propriedades das interacções fundamentais.
2.Deve conhecer as características principais do Modelo Padrão. Saber que observações experimentais o suportam e que limitações ainda apresenta. 3.Conhecer o conceito de secção eficaz e a sua importância. Saber como se calculam secções eficazes em 1ª ordem utilizando as regras de Feynman. 4.Saber das experiências mais importantes da Física de Altas Energias (FAE), dos seus propósitos e dos resultados por elas obtidos. 5.Ter conhecimentos sobre o funcionamento dos vários tipos de aceleradores de partículas. Programa genérico mínimo
1.A sistemática das partículas elementares, das interacções fundamentais e dos bosões correspondentes . O espectro das partículas sub-atómicas e sua classificação.
2.Simetrias P, C e T. 3.As equações de de Klein-Gordon (para bosões) e de Dirac (para fermiões). Matrizes de Dirac e de Pauli. Soluções de partícula livre. Limite de massa nula e helicidade. Os neutrinos e a estrutura V-A da teoria fraca. Interpretação de Feynman das soluções de energia negativa. 4.Funções de Green e propagadores de fermiões e de bosões. O potencial de Yukawa de um campo de bosões. Os propagadores como representação do potencial da interacção. 5.Teoria de perturbações e diagramas de Feynaman. Regras de Feynaman para bosões e fermiões. 6.Secções eficazes e espaço de fase. Cálculo de secções eficazes diferenciais para e+ e- ? e+ e- . Comparação com as observações experimentais. Análise dos processos de dispersão de Moller, Bhabha e Compton. 7.Diagramas de ordem superior. O conceito de renormalização. Constante de acoplamento como função da energia. 8.Dispersão de Mott e- p ? e- p. Factor de forma do protão. Funções de estrutura. Quarks e gluões. 9.Noções de cromodinâmica quântica. Constante de acoplamento, ?S(?). Confinamento dos quarks e liberdade assimptótica. Sistemas ligados de mesões (qq) e bariões (qqq). 10.A interacção fraca e a teoria electrofraca. As características principais do Modelo Padrão. Matriz de mistura de CKM. Correntes neutras e correntes carregadas. Bosões W± e Z0. 11.Violação de CP e T. Teorema de CPT. 12.Noções sobre os detectores usados em FAE. 13.Análise e simulação de acontecimentos. Os observáveis: i) massa invariante, ii) ressonância de massa e iii) tempo de decaimento. 14.Processos de FAE em cosmologia. 15.Análise das experiências mais significativas em FAE, realizadas que com aceleradores, quer no subsolo, que em satélites. Discussão dos resultados e da sua importância. Pré-requisitos
Mecânica Quântica Relativista
Teoria Quântica de Campos Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;. Competência para resolver problemas; . Competência em raciocínio crítico; . Criatividade; . Competência em investigar; . Competência em organização e planificação; . Competência em comunicação oral e escrita; . Adaptabilidade a novas situações; . Preocupação com a qualidade; . Competência em autocrítica e auto-avaliação; (por ordem decrescente de importância) Horas lectivas semestrais
Método de avaliação
Bibliografia de referência
- F. Halzen e A. Martin, Quarks and Leptons, John Wiley, 1984.
- D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, John Wiley, 1987. - D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, 2nd ed., Addison-Wesley, 1992. - G. Kane, Modern Elementary Particle Physics, Addison-Wesley, 1987. - B. Povh, K. Rith, C. Scholtz e F. Zetesche, Particles and Nuclei, Springer, 1995. - W. Greiner e B. Muller, Gauge Theory of Electroweak Interactions, Springer, 1996. - W. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments: a how to approach, Springer, 1987. - PDG, The Review of Particle Physics, (edição bienal), versão online ? http://pdg.lbl.gov Método de ensino
-Aulas teóricas com recurso ao quadro negro e à projecção de transparências e apresentações e animações computacionais; - A discussão das matérias deve sempre incluir a referência e análise das observações experimentais mais significativas dos fenémenos que estão a ser discutidos. -As aulas devem ser sempre abertas à discussão, envolvendo nela os estudantes. -Elaboração de problemas de aplicação das matérias leccionadas, para serem discutidos pelos alunos. Estudo de casos típicos. -Desenvolvimento de projectos com âmbito mais abrangente e maior profundidade do que os problemas exemplificativos. -Discussão de temas ou observações recentes, na fronteira do conhecimento presente. Recursos específicos utilizados
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