PREDLOG ZA AKREDITACIJO

Transkripcija

1 UČNI NAČRT PREDMETA / COURSE SYLLABUS Predmet: Fizika jedra in osnovnih delcev Course title: Nuclear and Particle Physics Študijski program in stopnja Study programme and level Univerzitetni študijski program 1.stopnje Fizika First cycle academic study program Physics Študijska smer Study field Letnik Acade mic year Semester Semester vse 3 drugi all 3 second Vrsta predmeta / Course type Univerzitetna koda predmeta / University course code: izbirni predmet/elective course??? Predavan ja Lectures Seminar Seminar Vaje Tutorial Klinične vaje work Druge oblike študija Samost. delo Individ. Work ECTS Nosilec predmeta / Lecturer: Prof. dr. Svjetlana Fajfer, prof. dr. Peter Križan Jeziki / Languages : Predavanja / Slovensko/Slovene Lectures: Vaje / Tutorial: Slovensko/Slovene Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti: Vpis v letnik, opravljena predavanja Kvantne mehanike I. Prerequisits: Enrollement in the 3rd year, passed course of Quantum Mechanics I. 1

2 Vsebina: Jedro. Statične količine: masa, velikost, vrtilna količina, magnetni moment. Struktura jedra. Sipalni presek, verjetnost za razpad. Razpadi: alfa, beta, gama in razcep. Interakcije in polja, sklopitvene konstante, senčenje nabioja, polarizacija vakuuma, odvisnost sklopitvenih konstant od energije. Ohranitveni zakoni in simetrije, zveza med simetrijo Hamiltoniana in ohranitvenim zakonom. Kvarkovski model hadronov, valovne f. osnovnih hadronov, multipleti. Gostota toka delcev iz Schroedingerjeve in Klein-Gordonove enačbe; ko- in kontra-varijantni zapis četvercev, naravne enote; Diracova enačba, Paulijeve in Diracove (gamma) matrike; rešitve Diracove enačbe, bispinorji. Elektromagnetna interakcija. Sipanje leptonov. Šibka interakcija, razpad beta, razpad piona in miona, kršitev parnosti, konjugacije naboja in CP. Matrika CKM. Nevtralna šibka interakcija. Elektrošibka interakcija. Nevtrini: mešanje in mase. Content (Syllabus outline): Nucleus, static properties: mass, dimension, angular momentum, magnetic moment. Nuclear structure. α, β and γ decays, nuclear fission. Interactions and fields, coupling constants, dependence on energy. Conservation laws and symmetries, relation between symmetry of Hamiltonian and conservation laws. Quark model of hadrons, wave functions of elementary hadrons, multiplets. Particle current densitiy from Schroedinger and Klein-Gordon equation; 4-vectors, natural units. Dirac equation, Pauli and Diarc matrices. solutions of Dirac equation, bispinors. Electromagnetic interaction, lepton scattering. Weak interaction, b decay, pion and muon decay. Parity and charge conjugation violation, CP violation. CKM matrix. Neutral weak interaction. Electroweak interaction. Neutrinos: mixing and masses. Particle physics and cosmology. Fizika delcev in kozmologija. 2

3 Temeljni literatura in viri / Readings: 1. D. Perkins, Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press, J. Strnad, Fizika IV. DMFA. 3. M. Rosina, Jedrska fizika. DMFA Cilji in kompetence: Cilji: Študent spozna osnovne zakonitosti na področju fizike jedra in osnovnih delcev. Predmetno specifične kompetence: Poznavanje osnvonih lastnosti jeder in njihove strukture. Pregled sveta osnovnih delcev in razumevanje interakcij med njimi. Zmožnost reševanja osnovnih problemov s področja fizike jedra in delcev. Kritično ovrednotenje in uporaba novih spoznanj na področju fizik jeder in osnovnih delcev. Objectives and competences: Goals: Student gets acquainted with basic laws of nuclear and particle physics. Acquired competence: Knowledge of basic properties of nuclei and nuclear structure. Capability of elementary problem solving in nuclear and particle physics, and relating theoretical predictions and measurement results. Critical evaluation of results in nuclear and particle physics. Predvideni študijski rezultati: Znanje in razumevanje Pridobitev osnovnega znanja na področju fizike jeder in osnovnih delcev. Poznavanje in razumevanje interakcij med osnovnimi delci. Sposobnost povezovanja teoretičnih napovedi in meritev. Uporaba Razumevanje različnih interakcij med osnovnimi delci in njihove povezanosti. Povezava osnovnih zakonitosti fizike delcev z makroskopskimi zakonitostmi. Uporaba osnovnih zakonov pri določanju lastnosti delcev in procesov v mikroskopskem svetu. Refleksija Intended learning outcomes: Knowledge and understanding: Basic knowledge nuclear and particle physics. Knowledge and understanding of the elementary particle interactions. Capability of relating the theory predictions and measurements. Application: Understanding of various particle interactions and their interrelation. Relation of basic laws of particle physics and macroscopic physics phenomena. Usage of basic laws in determination of particle properties and properties of processes in the subatomic world. Reflection: Critical evaluation of theoretical 3

4 Kritično ovrednotenje teoretičnih napovedi z rezultati meritev. Kvantno mehanski principi pri klasifikaciji procesov v mikroskopskem svetu. Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet Izračuni v relativistični kvantni fiziki. Povezava med fiziko delcev in kozmologijo. Sposobnost razumevanja pojavov ter razlaganja in vrednotenja rezultatov meritev. predictions using results of measurements. Quantum mechanical reasoning in classification of processes in subatomic world. Transferable skills: Relativistic quantum mechanical calculations. Relation between particle properties and cosmology. Understanding of particle physics phenomena and measurement results explanation and evaluation. Metode poučevanja in učenja: Predavanja, vaje, fakultativna strokovna ekskurzija. Learning and teaching methods: Lectures, problem solving, selective expert excursion Načini ocenjevanja: Kolokviji, pisni izpit, ustni izpit. Ocene: 1-5 (negativno), 6-10 (pozitivno (po Statutu UL). Delež (v %) / Weight (in %) 50% 50% Assessment: 2 tests on numerical exercises or a written examination, oral or written theory examination. Grading: 1-5 (negative), 6-10 (positive). Reference nosilca / Lecturer's references: 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 [COBISS.SI-ID ], [JCR, WoS do : št. citatov (TC): 54, čistih citatov (CI): 48, normirano št. čistih citatov 4

5 (NC): 18, Scopus do : 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 , doi: /PhysRevLett [COBISS.SI-ID ], [JCR, WoS do : št. citatov (TC): 109, čistih citatov (CI): 98, normirano št. čistih citatov (NC): 39, Scopus do : 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 , doi: /PhysRevLett [COBISS.SI-ID ], [JCR, WoS do : št. citatov (TC): 1, čistih citatov (CI): 1, normirano št. čistih citatov (NC): 0, Scopus do : 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 [COBISS.SI-ID ], [JCR, WoS do : št. citatov (TC): 92, čistih citatov (CI): 84, normirano št. čistih citatov (NC): 27, Scopus do : 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 , doi: /PhysRevD [COBISS.SI-ID ], [JCR, WoS do : št. citatov (TC): 19, čistih citatov (CI): 18, normirano št. čistih citatov (NC): 5, Scopusdo : št. citatov (TC): 26, čistih citatov (CI): 24, normirano št. čistih citatov (NC): 7] 5