Στοιχειώδη Σωματίδια
ΔΠΜΣ «ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ»
2ο εξάμηνο

Ακαδ. Έτος: 2012- 2013, Εαρινό εξάμηνο
Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών

Παρακολούθηση, Βασική βιβλιογραφία, Σχετική βιβλιογραφία

ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Σκοπός του Μαθήματος: Εισαγωγή στη Σχετικιστική Κβαντομηχανική (εξίσωση Klein-Gordon, κβαντική ηλεκτροδυναμική με βαθμωτά πεδία, εξίσωση Dirac, κβαντική ηλεκτροδυναμική, βαθιά ανελαστική σκέδαση και η δομή των αδρονίων)

Παρακολούθηση-Ωρες διδασκαλίας: αίθουσα σεμιναρίων, 3ος όροφος, νέα πτέρυγα του κτηρίου Φυσικής.

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου θα δοθούν ασκήσεις που θα πρέπει (προαιρετικά) να επιστρέφονται μέσα σε 1 ή 2εβδομάδες. Η παράδοση ασκήσεων συνεισφέρει στη τελική βαθμολογία του μαθήματος. Όλες οι ασκήσεις των φυλλαδίων θα λύνονται στον πίνακα.

Βασική Βιβλιογραφία:
• Θα δοθεί το βιβλίο: "Σχετικιστική Κβαντομηχανική", Σ. Τραχανά, Παν. Εκδόσεις Κρήτης.
• Θα χρησιμοποιηθεί εκτενώς και το βιβλίο "Quarks and Leptons", F. Halzen and A. Martin, J. Wiley & Sons. (επικοινωνήστε με τον διδάσκοντα για το συγκεκριμένο βιβλίο)
Σχετική βιβλιογραφία:
• Gauge Theories in Particle Physics, 2 τόμοι, I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, Taylor & Francis Group.
• Introduction to Elementary Particles, David Griffiths, Wiley-VCH.
• Relativistic Quantum Mechanics, James D. Bjorken and Sidney D. Drell.
• Relativistic Quantum Fields, James D. Bjorken and Sidney D. Drell.
• An Introduction To Quantum Field Theory (Frontiers in Physics), Michael E. Peskin and Dan V. Schroeder, Westview Press.
• Field Theory: A Modern Primer, P. Ramond

Παραδόσεις

Τρίτη 26/2: Εξίσωση Schroedinger. Πυκνότητα και ρεύμα πιθανότητας. Τετραδυανύσματα.
Πέμπτη 28/2: Εξίσωση Klein-Gordon. Αρνητικές ενέργειες. Η προσέγγιση του Dirac και η προσέγγιση των Feynman-Stueckelberg. Αντισωματίδια. Μη σχετικιστική θεωρία διαταραχών.

Τρίτη 5/3: η εξίσωση Klein-Gordon και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, μετασχηματισμός βαθμίδας, η εξίσωση Klein-Gordon και το πεδίο Coulomb, ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=0, σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"μιονίου".
Πέμπτη 7/3: Ενεργός διατομή. Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ηλεκτρονίου" και "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου".

Τρίτη 12/3: Οι σταθερές του Mandelstam. Το πλάτος για σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου" ως συνάρτηση των s,t,u.
Πέμπτη 14/3: Λύσεις ασκήσεων. Ο διαδότης: από την μη σχετικιστική στην σχετικιστική μορφή.

Τρίτη 19/3: Εξίσωση Dirac. Συναλλοίωτη μορφή της εξίσωσης Dirac. Πίνακες γ και ιδιότητές τους. Διατηρήσιμο ρεύμα. Spinor ελεύθερου σωματιδίου.
Πέμπτη 21/3: Λύσεις ασκήσεων.

Τρίτη 26/3: Ο τελεστής της ελικότητας. Μετασχηματισμός του spinor σε χωρικές στροφές.
Πέμπτη 28/3: Αντισωματίδια. Ο spinor του ποζιτρονίου. Το ρεύμα για το ποζιτρόνιο. Νορμαλισμός των spinor και σχέσεις πληρότητας.

Τρίτη 2/4: Λύσεις ασκήσεων. Διγραμμικές αναλλοίωτες ποσότητες. Μετασχηματιμός Lorentz του spinor.
Πέμπτη 4/4: Λύσεις ασκήσεων. Φερμιόνια με μηδενική μάζα. Spinor Majorana.

Τρίτη 9/4: Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=1/2. Σκέδαση Moeller. Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου.
Πέμπτη 11/4: Λύσεις ασκήσεων. Θεωρήματα ιχνών για τους γ πίνακες.

Τρίτη 16/4: (δεν έγινε μάθημα)
Πέμπτη 18/4: Σκέδαση e-μ-→e-μ- και e+e-→μ+μ-. Διατήρηση της ελικότητας σε μεγάλες ενέργειες.

Τρίτη 23/4: Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου στο σύστημα εργαστηρίου. Ενεργός διατομή. Διάνυσμα πόλωσης: φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0.
Πέμπτη 25/4: Διαδότης: βαθμωτά σωματίδια, σωματίδια Dirac, φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0. Σκέδαση Compton.

Τρίτη 14/5: Δομή των αδρονίων. Ελαστική σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου. Ανελαστική σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου, βάθμιση Bjorken, πρότυπο παρτονίων, κουάρκ (περιληπτικά).
Πέμπτη 16/5: Θεωρίες βαθμίδας. Η Κβαντική Ηλεκτροδυναμική ως θεωρία βαθμίδας. Μη αβελιανές θεωρίες βαθμίδας.

Τρίτη 21/5: Αυθόρμητη παραβίαση της συμμετρίας. Ολική συμμετρία βαθμίδας και άμαζο σωματίδιο Goldstone.
Πέμπτη 23/5: Τοπική συμμετρία βαθμίδας, μηχανισμός Higgs. Μη αβελιανή θεωρία βαθμίδας. Ασθενείς αλληλεπιδράσεις

Τρίτη 28/5: Ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση, μηχανισμός Higgs και οι μάζες των σωματιδίων βαθμίδας
Πέμπτη 30/5: Ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση (συνέχεια), οι μάζες των φερμιονίων.