Corso di Fenomenologia delle Particelle Elementari

Il corso si propone di introdurre e sviluppare gli aspetti sperimentali della fisica delle alte energie investigata agli acceleratori di particelle. Si illustreranno i più significativi risultati ottenuti da alcuni dei principali esperimenti agli acceleratori di particelle negli ultimi cinquant'anni.

Obiettivi formativi previsti dal corso: conoscenza altamente specializzata e critica della moderna fisica delle alte energie agli acceleratori, sia negli aspetti teorici che sperimentali che nelle loro interconnessioni; capacità di comprendere, analizzare e sintetizzare argomenti di fisica avanzata; capacità di mettere in atto procedure sperimentali e teoriche innovative per risolvere problemi di ricerca inerenti nuove scoperte o il miglioramento di risultati esistenti; abilità di integrare conoscenze in campi diversi.

Lezioni frontali con proiezione di trasparenze.

Esame orale comprensivo di presentazione con trasparenze su argomenti scelti dal docente

Ricevimento: Martedì 11:00-13:00

*) Particelle, interazioni, principi di base sulla rivelazione di particelle.
Nozioni di base sulla cinematica e sui collisori e+e- e adronici.
*) Interazioni e+e- -> mu+mu-, e+e- a sqrt(s)=mZ, e+e- -> adroni. Risonanze e quarkonia. Ampiezze e rapporti di decadimento dei bosoni W e Z. Fisica nel settore di Higgs. Cenni e prospettive di fisica oltre il Modello Standard.
*) Proprietà dei principali collisori dagli anni 1960 ad oggi: ADA, Adone, SPEAR, VEPP, CESR, PETRA, ISR, SPS, HERA, LEP, SLC, Tevatron, LHC.
*) Il collider SpbarpS. Il raffreddamento stocastico. Gli esperimenti UA1 e UA2. Ricostruzione e calibrazione dei jet, scoperta e misura della massa dei bosoni W e Z e loro decadimenti adronici. Sezione d’urto inclusiva dei jet. Misure di QCD e sezione d’urto di produzione di fotoni diretti. Il collider Tevatron e gli esperimenti CDF e D0. Il quark top: scoperta a CDF/D0 e misura di massa e sezione d’urto.
*) Il programma di LEP. Misura della luminosità. Rivelatori agli apparati di LEP. Misure di precisione dei bosoni W e Z: asimmetrie, numero di famiglie di leptoni leggeri. Interazioni adroniche a LEP. Misure nell’ambito del Modello Standard e oltre. Ricerche del bosone di Higgs a LEP.
*) Fisica e-p: struttura dei nucleoni, asymptotic freedom e ?s. HERA: funzioni di struttura e sezioni d’urto DIS.
*) Richiami della matrice CKM, sistema dei K e violazione diretta e indiretta di CP. L’acceleratore DAFNE e l’esperimento KLOE. Il sistema dei mesoni B. Gli esperimenti Babar, Belle e LHCb.
*) Gli esperimenti general-purpose di LHC: ATLAS e CMS. I sistemi di trigger. Misure con jet, btag; Drell-Yan, bosoni W e Z. Misure con heavy flavor, top, triple gauge coupling. Bosone di Higgs: produzione e canali. La scoperta nel 2012. Fisica oltre il Modello Standard: nei settori del top, di nuovi bosoni vettori e della supersimmetria (ricerche inclusive ed esclusive).

*)  V.D.Barger & R.J.N. Phillips: "Collider Physics"
*)  D.Green: "High Pt Physics at Hadron Colliders"
*)  R.Tenchini & C. Verzegnassi: "The Physics of W and Z Bosons"
*)  M.G.Green, S.L.Lloyd, P.N. Ratoff and D.R.Ward: "Electron- Positron Physics at the Z"
*)  R.K.Ellis, W.J.Stirling and B.R.Webber: "QCD and Collider Physics"
*)  K.J.Peach, L.L.J. Vick: "High Energy Phenomenology"
*) Dispense e materiale in formato sia digitale sia cartaceo a integrazione dei testi consigliati