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

Ακαδ. Έτος: 2013- 2014, 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.

• Τρίτη 9:30 - 11:00 (Δημόκριτος)
• Πέμπτη 9:30 - 11:00 (Δημόκριτος)

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 29/4: Εξίσωση Schroedinger. Πυκνότητα και ρεύμα πιθανότητας. Τετραδυανύσματα. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1. Να λυθεί η άσκηση 1.

Τρίτη 6/5: Εξίσωση Klein-Gordon. Αρνητικές ενέργειες. Η προσέγγιση του Dirac και η προσέγγιση των Feynman-Stueckelberg. Αντισωματίδια. Μη σχετικιστική θεωρία διαταραχών. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 4.
Πέμπτη 8/5: Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=0, σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"μιονίου". ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 7 και 9.

Τρίτη 13/5: Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ηλεκτρονίου" και "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου". Οι σταθερές του Mandelstam. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ, και οι Ασκήσεις 11 και 14. Να λυθούν οι ασκήσεις 12 και 13.
Πέμπτη 15/5: Λύσεις ασκήσεων 1. και 4. Το πλάτος για σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου" ως συνάρτηση των s,t,u. 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 λυθούν οι ασκήσεις 16 και 17.

Τρίτη 20/5: Λύσεις ασκήσεων 7 και 9. Spinor ελεύθερου σωματιδίου. Ο τελεστής της ελικότητας. Μετασχηματισμός του spinor σε χωρικές στροφές. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 19.
Πέμπτη 22/5: Ο spinor του ποζιτρονίου. Το ρεύμα για το ποζιτρόνιο. Νορμαλισμός των spinor. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 22 και 23.

Τρίτη 27/5: Λύσεις ασκήσεων. Σχέσεις πληρότητας. Διγραμμικές αναλλοίωτες ποσότητες. Μετασχηματιμός Lorentz του spinor. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 24 και 26.
Πέμπτη 29/5: Φερμιόνια με μηδενική μάζα. Spinor Majorana. Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=1/2. Σκέδαση Moeller. Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθεί η άσκηση 28.

Τρίτη 3/6: Λύσεις ασκήσεων. Θεωρήματα ιχνών για τους γ πίνακες. Σκέδαση e^-μ^-→e^-μ^- και e⁺e^-→μ⁺μ^-. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 29 (3η, 5η, 7η και 8η πρόταση) και 30.
Πέμπτη 5/6: Διατήρηση της ελικότητας σε μεγάλες ενέργειες. Σκέδαση ηλεκτρονίου-μιονίου στο σύστημα εργαστηρίου. Ενεργός διατομή. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 31 και 32.

Τρίτη 10/6: Λύσεις ασκήσεων. Διάνυσμα πόλωσης: φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0. Διαδότης: βαθμωτά σωματίδια, σωματίδια Dirac, φωτόνια, σωματίδια με spin=1 και M≠0. Σκέδαση Compton. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 33, 35, 36 και 38.
Πέμπτη 12/6: Σκέδαση Compton (συνέχεια). Δομή των αδρονίων. Ελαστική σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 40 και 42.

Τρίτη 17/6: Λύσεις ασκήσεων. Ανελαστική σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου, βάθμιση Bjorken, πρότυπο παρτονίων, κουάρκ (περιληπτικά). ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 44 και 45.
Πέμπτη 19/6: Θεωρίες βαθμίδας. Η Κβαντική Ηλεκτροδυναμική ως θεωρία βαθμίδας. Μη αβελιανές θεωρίες βαθμίδας. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Να λυθούν οι ασκήσεις 48, 49 και 50.

Τρίτη 24/6: Αυθόρμητη παραβίαση της συμμετρίας. Ολική συμμετρία βαθμίδας και άμαζο σωματίδιο Goldstone. Τοπική συμμετρία βαθμίδας, μηχανισμός Higgs. Μη αβελιανή θεωρία βαθμίδας. Ασθενείς αλληλεπιδράσεις ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.
Πέμπτη 26/6: Ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση, μηχανισμός Higgs και οι μάζες των σωματιδίων βαθμίδας ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.

Τρίτη 1/7: Οι μάζες των φερμιονίων στο Καθιερωμένο Πρότυπο. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.