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

Ακαδ. Έτος: 2014- 2015, 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:
• Σωματιδιακή Φυσική. Μια Εισαγωγή στη Βασική Δομή της Ύλης, Κ.Ε.Βαγιωνάκης, Εκδόσεις ΕΜΠ.
• 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 24/2: Εξίσωση Schroedinger. Πυκνότητα και ρεύμα πιθανότητας. Τετραδιανύσματα. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1. Να λυθούν οι άσκήσεις 1 και 2.
Πέμπτη 26/2: Μη σχετικιστική θεωρία διαταραχών. Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=0, σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"μιονίου". ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι άσκήσεις 4, 5 και 6.

Τρίτη 3/3: Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ηλεκτρονίου" και "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου". ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΑΣΚΗΣΗ 7, ΑΣΚΗΣΗ 10, ΑΣΚΗΣΗ 12. Να λυθούν οι άσκήσεις 8, 9 και 11.
Πέμπτη 5/3: Οι σταθερές του Mandelstam. Το πλάτος για σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου" ως συνάρτηση των s,t,u. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΑΣΚΗΣΗ 14, ΑΣΚΗΣΗ 15. Να λυθεί η άσκηση 13.

Τρίτη 10/3: Ο διαδότης: από την μη σχετικιστική στην σχετικιστική μορφή. Εξίσωση Dirac. Συναλλοίωτη μορφή της εξίσωσης Dirac. Πίνακες γ και ιδιότητές τους. Διατηρήσιμο ρεύμα. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 16.
Πέμπτη 12/3: Spinor ελεύθερου σωματιδίου. Ο τελεστής της ελικότητας. Μετασχηματισμός του spinor σε χωρικές στροφές. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΑΣΚΗΣΗ 19. Να λυθεί η άσκηση 20.

Τρίτη 17/3: Λύσεις ασκήσεων. Ο spinor του ποζιτρονίου. Το ρεύμα για το ποζιτρόνιο. Νορμαλισμός των spinor. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΑΣΚΗΣΗ 21, ΑΣΚΗΣΗ 25. Να λυθούν οι ασκήσεις 22 και 23.
Πέμπτη 19/3: Επανάληψη στην εξίσωση του Dirac. ΑΣΚΗΣΗ 17, ΑΣΚΗΣΗ 24. Να λυθεί η άσκηση 26.

Τρίτη 24/3: Λύσεις ασκήσεων. Σχέσεις πληρότητας. Διγραμμικές αναλλοίωτες ποσότητες. Μετασχηματιμός Lorentz του spinor. Φερμιόνια με μηδενική μάζα. Spinor Majorana. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΑΣΚΗΣΗ 27.
Πέμπτη 16/3: Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=1/2. Σκέδαση Moeller. Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου. Θεωρήματα ιχνών για τους γ πίνακες. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 28.

Τρίτη 31/3: Διατήρηση της ελικότητας σε μεγάλες ενέργειες. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 30.
Πέμπτη 2/4: (δεν έγινε παράδοση)

Τρίτη 21/4: Διατήρηση της ελικότητας σε μεγάλες ενέργειες (συνέχεια). Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου στο σύστημα εργαστηρίου. Ενεργός διατομή. Διάνυσμα πόλωσης για φωτόνιο. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 33.
Πέμπτη 23/4: Διάνυσμα πόλωσης για σωματίδια με spin=1 και M≠0. Διαδότης: βαθμωτά σωματίδια, σωματίδια Dirac, φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0. Σκέδαση Compton. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.

Τρίτη 28/4: Δομή των αδρονίων. Παράγοντας μορφής. Ενεργός διατομή Mott. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.
Πέμπτη 30/4: (δεν έγινε παράδοση)

Τρίτη 5/5: Σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου. Παράγοντες μορφής του πρωτονίου. Ανελαστική σκέδαση ep→eX. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.
Πέμπτη 7/5: Βάθμιση Bjorken και το πρότυπο των παρτονίων. Το πρότυπο κουάρκ-παρτονίων. Θεωρίες Βαθμίδας. Θεώρημα Noether. Συμμετρίες και νόμοι διατήρησης. Τοπική συμμετρία U(1) και ΚΗΔ. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.

Τρίτη 12/5: Μη αβελιανές θεωρίες βαθμίδας και Κβαντική Χρωμοδυναμική. Yang-Mills θεωρίες. Κρυμμένη συμμετρία. Αυθόρμητη παραβίαση της συμμετρίας. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.
Πέμπτη 14/5: Αυθόρμητη παραβίαση ολικής θεωρίας βαθμίδας. Μηχανισμός Higgs. Αυθόρμητη παραβίαση της συμμετρίας SU(2). ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.

Τρίτη 19/5: Ασθενείς αλληλεπιδράσεις.Το Καθιερωμένο Πρότυπο. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.
Πέμπτη 21/5: Οι μάζες των μποζονίων βαθμίδων. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.

Τρίτη 26/5: Οι μάζες των φερμιονίων και του Higgs. Μεγάλη Ενοποίηση. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.
Πέμπτη 28/5: