DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Física das Altas Energias - F

Ano letivo: 2010-2011
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
2003459226pt *)

*) N.B.  se houver estudantes que não falem português a língua é o inglês.

Objectivos formativos
1.O aluno deve ficar a conhecer as leis de simetria dos processos elementares e as propriedades das interacções fundamentais.
2.Deve conhecer as características principais do Modelo Padrão. Saber que observações experimentais o suportam e que limitações ainda apresenta.
3.Conhecer o conceito de secção eficaz e a sua importância. Saber como se calculam secções eficazes em 1ª ordem utilizando as regras de Feynman.
4.Saber das experiências mais importantes da Física de Altas Energias (FAE), dos seus propósitos e dos resultados por elas obtidos.
5.Ter conhecimentos sobre o funcionamento dos vários tipos de aceleradores de partículas.
Programa genérico mínimo
1.A sistemática das partículas elementares, das interacções fundamentais e dos bosões correspondentes . O espectro das partículas sub-atómicas e sua classificação.
2.Simetrias P, C e T.
3.As equações de de Klein-Gordon (para bosões) e de Dirac (para fermiões). Matrizes de Dirac e de Pauli. Soluções de partícula livre. Limite de massa nula e helicidade. Os neutrinos e a estrutura V-A da teoria fraca. Interpretação de Feynman das soluções de energia negativa.
4.Funções de Green e propagadores de fermiões e de bosões. O potencial de Yukawa de um campo de bosões. Os propagadores como representação do potencial da interacção.
5.Teoria de perturbações e diagramas de Feynaman. Regras de Feynaman para bosões e fermiões.
6.Secções eficazes e espaço de fase. Cálculo de secções eficazes diferenciais para e+ e- ? e+ e- . Comparação com as observações experimentais. Análise dos processos de dispersão de Moller, Bhabha e Compton.
7.Diagramas de ordem superior. O conceito de renormalização. Constante de acoplamento como função da energia.
8.Dispersão de Mott e- p ? e- p. Factor de forma do protão. Funções de estrutura. Quarks e gluões.
9.Noções de cromodinâmica quântica. Constante de acoplamento, ?S(?). Confinamento dos quarks e liberdade assimptótica. Sistemas ligados de mesões (qq) e bariões (qqq).
10.A interacção fraca e a teoria electrofraca. As características principais do Modelo Padrão. Matriz de mistura de CKM. Correntes neutras e correntes carregadas. Bosões W± e Z0.
11.Violação de CP e T. Teorema de CPT.
12.Noções sobre os detectores usados em FAE.
13.Análise e simulação de acontecimentos. Os observáveis: i) massa invariante, ii) ressonância de massa e iii) tempo de decaimento.
14.Processos de FAE em cosmologia.
15.Análise das experiências mais significativas em FAE, realizadas que com aceleradores, quer no subsolo, que em satélites. Discussão dos resultados e da sua importância.
Pré-requisitos
Mecânica Quântica Relativista
Teoria Quântica de Campos
Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Competência para resolver problemas;
. Competência em raciocínio crítico;
. Criatividade;
. Competência em investigar;
. Competência em organização e planificação;
. Competência em comunicação oral e escrita;
. Adaptabilidade a novas situações;
. Preocupação com a qualidade;
. Competência em autocrítica e auto-avaliação;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teóricas30
orientação tutorial30
total horas lectivas60

Método de avaliação
Resolução de problemas50 %
Trabalho de síntese25 %
Projecto25 %

Bibliografia de referência
- F. Halzen e A. Martin, Quarks and Leptons, John Wiley, 1984.
- D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, John Wiley, 1987.
- D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, 2nd ed., Addison-Wesley, 1992.
- G. Kane, Modern Elementary Particle Physics, Addison-Wesley, 1987.
- B. Povh, K. Rith, C. Scholtz e F. Zetesche, Particles and Nuclei, Springer, 1995.
- W. Greiner e B. Muller, Gauge Theory of Electroweak Interactions, Springer, 1996.
- W. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments: a how to approach, Springer, 1987.
- PDG, The Review of Particle Physics, (edição bienal), versão online ? http://pdg.lbl.gov
Método de ensino

-Aulas teóricas com recurso ao quadro negro e à projecção de transparências e apresentações e animações computacionais;
- A discussão das matérias deve sempre incluir a referência e análise das observações experimentais mais significativas dos fenémenos que estão a ser discutidos.
-As aulas devem ser sempre abertas à discussão, envolvendo nela os estudantes.
-Elaboração de problemas de aplicação das matérias leccionadas, para serem discutidos pelos alunos. Estudo de casos típicos.
-Desenvolvimento de projectos com âmbito mais abrangente e maior profundidade do que os problemas exemplificativos.
-Discussão de temas ou observações recentes, na fronteira do conhecimento presente.
Recursos específicos utilizados