TFNCF0002 Úvod do částicové fyziky II

Fyzikální ústav v Opavě
léto 2025
Rozsah
2/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (přednášející)
prof. Ing. Peter Lichard, DrSc. (přednášející)
RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (cvičící)
Garance
RNDr. Josef Juráň, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě
Předpoklady
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět umožňuje studentům seznámit se s fyzikou silně interagujících částic. Pozornost věnována zejména zákonům zachování v silných interakcích, jejich narušení elektromagnetickými a slabými interakcemi, jakož i klasifikaci hadronů a objasnění pozorovaných zákonitostí na základě kvarkového-partonového modelu.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu rozumět výstavbovému principu hadronů; bude schopen popsat strukturu nukleonů; popsat základní rysy různých interakcí v mikrosvětě.
Osnova
  • Hlavní témata předmětu jsou:
    • Grupa SU(2) a její homomorfismus do grupy SO(3). Nábojová nezávislost silných interakcí jako invariance vůči grupě SU(2), zdůvodnění izospinového formalizmu. Vztahy mezi účinnými průřezy plynoucí z izospinové symetrie.
    • Grupa SU(3) a její reprezentace. Směšování skutečně neutrálních mezonů z oktetní a singletní reprezentace. Oktet a dekuplet baryonů. Předpověď baryonu Omega a její potvrzení.
    • Fundamentální reprezentace grupy SU(3), tříkvarkový model. Projevy gluonů. Barva kvarků a gluonů. Hadrony jako singletní stavy grupy SU(3)c.
    • Objev J/psi mezonu. Mezony se skrytým a otevřeným šarmem. Baryony se šarmem.
    • Objevování třetí rodiny. Těžký lepton tau, mezon Upsilon, top kvark, tau neutrino. Rozpady tau leptonu. Hadrony s nenulovým kvantovým číslem B. Zobecnění Gell-Mannova a Nishijimova vztahu.
    • Oscilace neutrálních kaonů a dalších neutrálních mezonů. Narušení CP parity.
    • Klasifikace mezonů podle jejich spinu a parity, odpovídající stavy valenčních kvarků. Tetrakvarky, hybridní mezony a gluonia. Tříkvarkové baryony, dikvarky. Pentakvarky.
    • Univerzálnost slabých interakcí. Cabibbova hypotéza. Míchaní hmotnostních vlastních stavů kvarků. CKM (Cabibbo, Kobayashi, Maskawa) matice a její unitarita. Předpověď třetí rodiny kvarků
    • BEH (Brout, Englert, Higgs) mechanismus generování hmotnosti. Objev Higgsova bosonu, jeho vlastnosti.
    • Zdroje neutrin a neutrinové experimenty. Hmotnostní a vůňové vlastní stavy neutrin. PMNS (Pontecorvo, Maki, Nakagawa, Sakata) matice. Oscilace neutrin.
    • Reakce a rozpady částic. Kinematika a zákony zachování podle typu interakce.
Literatura
    doporučená literatura
  • Davídek T., Leitner R. Elementární částice. Od prvních objevů po současné experimenty, Matfyzpress, 2014
  • Davídek T.-Leitner R. Řešené přiklady z fyziky elementárních částic. Praha, 2014. ISBN 978-80-7378-267-2. info
  • Griffiths D. J. Introduction to Elementary Particles, Wiley, 2008
  • Veltman M. Fakta a záhady ve fyzice elementárních částic. Academia, 2007. ISBN 978-80-200-1500-6. info
  • Kane G. Modern elementary particle physics. Cambridge, 2017
  • Close F. - Marten M. - Sutton C. The Particle Odyssey. Oxford University Press, 2002. ISBN 978-0198609438. info
Výukové metody
Monologická (výklad, přednáška)
Cvičení
Samostudium studentů
Individuální konzultace
Metody hodnocení
domácí úkoly
náhodný test
zápočtový písemný test
ústní a písemná zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2021, léto 2022, léto 2023, léto 2024.