Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
PHYSICS
Insegnamento
ASTROPARTICLE PHYSICS
SCP7081703, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
PHYSICS
SC2382, ordinamento 2017/18, A.A. 2017/18
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Curriculum PHYSICS OF THE FUNDAMENTAL INTERACTIONS [001PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese ASTROPARTICLE PHYSICS
Sito della struttura didattica http://fisica.scienze.unipd.it/2017/laurea_magistrale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile PARIDE PARADISI FIS/02

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
SCP7081703 ASTROPARTICLE PHYSICS PARIDE PARADISI SC2382

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/02 6.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
LEZIONE 6.0 48 102.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 26/02/2018
Fine attività didattiche 01/06/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 ASTROPARTICLE PHYSICS 01/10/2017 30/11/2018 PARADISI PARIDE (Presidente)
MASTROLIA PIERPAOLO (Membro Effettivo)
MATARRESE SABINO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Il corso è autoconsistente in quanto le necessarie basi di meccanica quantistica relativistica, teoria dei campi e relatività generale verranno fornite durante il corso.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Una piena comprensione delle primissime fasi del nostro Universo durante i primi secondi dopo il Big Bang, richiede non soltanto conoscenze di cosmologia ed astrofisica ma anche di fisica delle particelle elementari. Scopo del corso e' fornire una visione di insieme di queste discipline attraverso un' introduzione dei Modelli Standard cosmologico e delle particelle elementari.
Modalita' di esame: Esame orale.
Criteri di valutazione: La valutazione della prova orale si baserà sul grado di comprensione degli argomenti affrontati a lezione e sulla capacita' di esporli in maniera logica e coerente.
Contenuti: 1) INTRODUZIONE: Universo osservabile e sua espansione, materia oscura, resti del Big Bang.
2) MECCANICA QUANTISTICA RELATIVISTICA: equazioni di Dirac e Klein-Gordon; limite non-relativistico; antiparticelle e loro proprietà; simmetrie discrete: P, T, C ed teorema CPT.
3) TEORIA QUANTISTICA DEI CAMPI: campi di Klein-Gordon, Dirac ed elettromagnetico; connessione spin-statistica; teorema di Noether; tensore energia-impulso; interazione radiazione-materia: derivata covariante e QED; teoria dello scattering: matrice S, funzioni di Green, propagatori, regole di Feynman, sezioni d'urto e tassi di decadimento.
4) ROTTURA SPONTANEA DI SIMMETRIA (SSB): SSB di simmetrie discrete e globali continue: il teorema di Goldstone; SSB di simmetrie locali continue: meccanismo di Higgs; SSB a temperatura finita.
5) IL MODELLO STANDARD (SM) DELLE PARTICELLE: teoria di Fermi; teoria (V-A) x (V-A); teoria di Yang-Mills; teoria elettrodebole standard; SSB della simmetria elettrodebole; spettro di massa ed interazioni tra particelle; matrice CKM; meccanismo GIM; violazione di CP; gruppo di sapore dello SM: conservazione dei numeri barionico e leptonico (di famiglia); scoperta del bosone di Higgs ad LHC.
6) FISICA DEL NEUTRINO: masse di Dirac e Majorana; meccanismo see-saw; neutrini massivi nello SM; matrice PMNS; meccanismo GIM e tasso di decadimento di mu->e gamma; doppio decadimento beta senza neutrini; oscillazione dei neutrini nel vuoto e nella materia: effetto MSW; neutrino solari ed atmosferici; violazione di CP; esperimenti di oscillazioni dei neutrini; neutrini da Supernovae.
7) OLTRE IL MODELLO STANDARD: teorie di grande unificazione (GUTs); modello SU(5): SSB e gerarchia di Gauge, unificazione delle costanti di accoppiamento, decadimento del protone, masse ed angoli di mescolamento fermionici; SO(10) ed il meccanismo see-saw.
8) RELATIVITÀ GENERALE: principio di equivalenza; spazio-tempo curvo; tensore energia-impulso; equazioni di Einstein, soluzione di Schwarzschild.
9) MODELLI COSMOLOGICI: modello di de Sitter; modello standard cosmologico; metrica FLRW; equazioni di Friedmann;
costante cosmologica.
10) TERMODINAMICA DELL'UNIVERSO PRIMORDIALE: equilibrio termodinamico; entropia; temperature di disaccoppiamento.
11) MATERIA OSCURA (MO): evidenze osservative; congelamento e MO; equazione di Boltzmann; MO fredda, bollente e calda; particelle massive debolmente interagenti (WIMPs); candidati di MO in fisica delle particelle; limiti cosmologici sulle masse dei neutrini; ricerche dirette ed indirette di MO.
12) INFLAZIONE: problemi dell'orizzonte, della piattezza e dei monopoli del modello BIG BANG standard; meccanismo dell'inflazione; fluttuazioni quantistiche dell'inflatone; modelli di inflazione; energia oscura.
13) BARIOGENESI: condizioni di Sakharov; interazioni che violano i numeri barionico (B) e leptonico (L); violazione di B e L nello SM via anomalie; conservazione di B--L nello SM; meccanismo elettrodebole; violazione di B in GUTs; generazione di asimmetrie in decadimenti di particelle; asimmetria barionica e masse dei neutrini: leptogenesi.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Verranno fornite agli studenti dettagliate note su tutti gli argomenti del corso. In una versione più dettagliata del programma, che verrà consegnato agli studenti ad inizio corso, saranno indicati i paragrafi o capitoli dei testi di riferimento dove la trattazione dei vari argomenti del corso ha preso maggiormente spunto.
Testi di riferimento:
  • Bergstrom, Lars; Goobar, Ariel, Cosmology and particle astrophysics. Berlin: Springer, 2003. Cerca nel catalogo
  • Perkins, Donald H., Particle astrophysics. Oxford: Oxford University Press, 2009. Cerca nel catalogo
  • Gorbunov, Dmitry S.; Rubakov, Valery, Introduction to the theory of the early universehot big bang theory. Singapore: World Scientific Publishing Company, 2011.
  • Kolb, Edward; Turner, Michael, Early Universe. New York: Westview Press, 1994. Cerca nel catalogo
  • Bilenʹkij, Samoil, Introduction to the physics of massive and mixed neutrinos. Berlin: Springer, 2010.
  • Giunti, Carlo; Kim, Chung Wook, Fundamentals of neutrino physics and astrophysics. Oxford: Oxford University Press, 2007. Cerca nel catalogo
  • Cheng, Ta-Pei; Li, Ling-Fong, Gauge theory of elementary particle physics. Oxford: Clarendon Press, 1984. Cerca nel catalogo
  • Schwartz, Matthew Dean, Quantum field theory and the standard model. Cambridge: Cambridge univ. press, 2014. Cerca nel catalogo
  • Peskin, Michael E.; Schroeder, Daniel V., An introduction to quantum field theory. Reading: Mass., Addison-Wesley, 1995. Cerca nel catalogo
  • Bjorken, James D.; Drell, Sidney D., Relativistic quantum mechanics. New York: McGraw-Hill, 1964. Cerca nel catalogo