F140- Fisica de Partículas e Campos I --2$^o$ Semestre de 2014


Objetivos: Possibilitar o aluno o conhecimento e domínio dos conceitos básicos de física de partículas elementares.
Tópicos do curso: Introdução histórica. Conteúdo de partículas elementares previstos no modelo padrão. Cinemática relativística. Interações fundamentais: bósons intermediários e vértices primitivos da QED, QCD e interações fracas. Teorias de Gauge. Unificação eletrofraca. O mecanismo de Higgs. O modelo padrão.
Conteúdo:
Introdução histórica de Partículas elementares. Conteúdo de partículas elementares previstos no modelo padrão. Cinemática relativística.
Simetrias, Interações fundamentais. Amplitudes de Feynman. Eletrodinâmica Quântica (QED) : Bósons intermediários e vértices primitivos da QED. Atómo de Hidrogênio na QED: níveis hiperfinos.
Eletrodinâmica e Cromodinâmica de Quarks (QCD) :Bósons intermediários e vértices primitivos da QCD. Teorias de Gauge. Interações fracas. O mecanismo de Higgs. O modelo de Glashow, Weinberg e Salam. O modelo padrão. Unificação das forças

Datas das Avaliações:
PROVAS:
1$^a$ Prova: 20 de Outubro
2$^a$ Prova: 10 de Dezembro
3$^a$ Prova Oral: 22 de Dezembro

Contato: email: orlando AT ifi.unicamp.br
Página do curso:http://www.ifi.unicamp.br/ orlando/f140/
Monitoria: Não tem monitoria.

Bibliografia Básica

1. F. Halzen and A. D. Martin, Quarks and Leptons, Wiley and Sons.
   Versão preliminar de uma nova edição do Halzen
   
2. Curso de Partículas do Prof. Vicente Pleitez

   Figuras do Curso de Partículas

3. E-book J. R. Aitchison, Gauge Theories in Particle Physics (disponível na Biblioteca da Física)

   Errata do J. R. Aitchison, Gauge Theories in Particle Physics

4. Notas de aula do curso do Fogli I: Local Invariance
   Notas de aula do curso do Fogli II: Non-abelian gauge invariance
   Notas de aula do curso do Fogli III: Spontaneus broken symmetry
   
5. C. Burgess and G. Moore, The Standard Model: a primer , Primeira Edição, Cambridge University Press (Biblioteca da Física). Errata do livro do Burgess
6. P. Renton Electroweak Interactions, , Cambridge University Press (Biblioteca da Física

Bibliografia auxiliar

1. Herbert Goldstein, Classical mechanics, Addison-Wesley Pub. Co., 1980. Errata do Goldstein
2. M. E. Peskin e D. V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory , Perseus Books (Biblioteca Física ). Errata do Peskin

Lista de Exercícios
Lista 1
Lista 2
Lista 3
Lista 4
Lista 5

Notas de aulas ( as seções se referem ao livro do Halzen)

• Aula do dia 01/09, Apresentação inicial, Introdução a Física de Partículas; Aula 1
• Aula do dia 03/09, Interações, léptons e partículas: leptons e quarks. Definição de mesons e hadrons, conceito de número leptônico e número bariônico. Aula 2
• Aula do dia 08/09, Cronomidinâmica, Cargas efetivas na eletrodinâmica e na cromodinâmica: liberdade assintótica e escravidão infravermelha; Interação Fracas Aula 3

• Aula do dia 10/09, Príncipio de relatividade de Einstein, noção de 4-vetor;

• Aula do dia 22/09, Capítulo 3, Halzen seção 3.1 a 3.3 : Equações relativisticas; Equação de Klein-Gordon:cargas e correntes;

• Aula do dia 24/09, Antipartículas, Halzen 3.4 e 3.5 ; Teoria de Perturbação não-relativística, Halzen 3.5 ; Interpretação de Feynman de antipartículas
• Aula do dia 29/09, Regras de Amplitudes de Espalhamento, Halzen 3.7; Eletrodinâmica de Partículas sem spin, Halzen 4.1 e 4.2; Seção de Choque e a Amplitude invariante, Halzen 4.3 a 4.4 ; Dedução da fórmula de seção de choque relativística, Peskin, seção 4.5
• Aula do dia 01/10, Variáveis de Mandelstam; espalhamento elétron-múon de spin 0; espalhamento elétron-elétron de spin zero,
• Aula do dia 06/10, Simetria de cruzamento (Crossing Symmetry);
• Aula do dia 08/10, Halzen 4.5 ; espalhamento elétron-positron de spin zero, Halzen 4.6 ; Halzen 4.6
• Aula do dia 13/10, Simetria de crossing com as variáveis de Mandelstam, Halzen 4.7; Halzen 4.7 Equação de Dirac: cargas e correntes, ; Capítulo 5, seção 5.1 e 5.2; Equação de Dirac, Seção 5.1
• Aula do dia 15/10, Equação de Dirac, Seção 5.2, 5.3 ; Halzen 5.2Helicidade, Halzen 5.3; Momentum angular total : $\vec{J}=\vec{L}+\vec{S}$.
• Aula do dia 20/10, Partículas carregadas em campos eletromagneticos externos, Jackson 12.1, Antipartículas, Halzen 5.4; Operação Conjugação de carga para partículas de spin 1/2, Halzen páginas 108 e 109; Covariantes bilineares, Halzen 5.6, páginas 111 a 114 ; ; Halzen 5.4
• Aula do dia 22/10, Covariantes bilineares, Halzen 5.6, páginas 111 a 114 ;, Helicidade e Quiralidade ; Halzen 5.6 Limites da Equação de Dirac para baixas energia, Halzen exercicio 5.5, página 106 e exercicio 6.2, página 119; Aitchison and Hey, Vol. 1, seção 4.6;
• Aula do dia 29/10, Prova 1
• Aula do dia 03/11, Simetrias Discretas, Operação de Paridade; Medida da Quebra de Paridade; Operação Conjugação de carga, Operação de Reversão Temporal, Operação de CP; Operação de CPT; Medida da Helicidade do neutrino;
• Aula do dia 05/11, Halzen capítulo 6 e capítulo 8

  Técnica dos tracos, Halzen 6.3 e 6.4 ;Teorema de Noether ; Teoria de Grupos, Grupos SU(N); Capitulo 5, seção 5.1 (páginas 157 a 162), 5.2 (páginas 163 a 167); ,

• Aula do dia 10/11, Espalhamento Brabha; Espalhamento Moller, Halzen 6.2 Técnica dos traços, Halzen 6.3 e 6.4; Aniquilação de elétron-positron, Halzen 6.5 ;
• Aula do dia 10/11 , fótons, vetores de polarização; Liberdade de calibre, Halzen 6.9; Propagadores em geral, Halzen seção 6.10, página 135, Propagador de fermions, Halzen 6.16, página 145 ;

• Aula do dia 17/11, Propagador do fóton, Halzen 6.11, página 137, fótons reais e virtuais, Halzen 6.13; Espalhamento compton
• Aula do dia 19/11, Halzen, capitulo 8,
• Aula do dia 24/11, Paridade em Teoria Quantica de Campos, Paridade Intriseca, Paridade do pion neutrino e do carregado; Copia do Livro Kim and Yem (disponivel na BIF); Violação de Paridade no sistema tau e do theta, Seção 5.4 das notas de aula do Pleitez (veja acima o link); ;
• Aula do dia 26/11, Teoria de Fermi, Halzen, capitulo 12, seção 12.1, página 251; Halzen capítulo 12 Parte 1
• Aula do dia 01/12, Espalhamento neutrino-lepton e neutrino-hadron Halzen capítulo 12 Parte 2 Simetrias de Gauge; Notas de aula de Fogli; páginas 22 a 42 ;
• Aula do dia 03/12, Definição de Lagrangianas, Equações de Euler-Lagrange; Halzen capítulo 14 Parte 1 ; Simetrias de gauge; Conexao entre invarianca de calibre e a simetria por transformações de fase locais;
• Aula do dia 10/12, Prova 2;

  Halzen capítulo 14 Parte 2

• Aula do dia 15/12, Grupos de Lie; Teorias de Gauge abelianas e não-abelianas; Quebra espontânea de simetria; Exemplo com um campo escalar complexo pagina 309 das notas do capitulo 14 parte 2 ; Quebra espontânea de simetria; Exemplo com um campo escalar complexo e um campo de gauge abeliano, pagina 313 das notas do capitulo 14 parte 2.
• Aula do dia 17/12, Quebra espontânea de simetria; Exemplo com um campo escalar complexo e um campo de gauge global nao abeliano, pagina 318 das notas do capitulo 14 parte 2 ;Quebra espontânea de simetria; Exemplo com um campo escalar complexo e um campo de gauge global nao abeliano real, pagina 322 das notas do capitulo 14 parte 2.
• Aula do dia 22/12, Prova Oral
• Dia 08/01, Exame