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Fisica de Partículas Elementales

Prof. Daniel de Florian

La materia será dictada en ICAS durante el primer cuatrimestre de 2020 como materia de grado de la Escuela de Ciencia y Tecnologia y de Doctorado del Instituto Sábato - UNSAM

Horarios a Convenir, consultas y pre-inscripcion contactar a deflo@un sam.edu.ar

Programa de la Materia:

1.Modelo Standard de las Interacciones Fundamentales .

 Espectro de partículas elementales: quarks y leptones. Ecuaciones fundamentales de la mecánica cuántica relativista: Dirac, Klein-Gordon, Maxwell y Proca. Teorías de gauge y simetrías del Modelo Standard de las interacciones fundamentales

2.Cálculos perturbativos en física de altas energías .

Teoría de perturbaciones, método de funciones de Green y propagadores: fermiones y bosones de gauge. Electrodinámica de partículas de spin ½. Sección eficaz de scattering en teoría de perturbaciones. Cálculo de scattering electrón-muón -> electrón-muón. Trazas de matrices de Dirac e invariables de Mandelstam. Polarización de fotones y electrones e invariancia de gauge en secciones eficaces. Scattering Compton y Bhabha. 

3.Física electrodébil de precisión

Violación de paridad. Estudio de procesos con neutrinos y su impacto en observables de precisión del LEP. Correcciones débiles al scattering electrón-positrón e interferencia con QED. Decaimientos leptónicos y hadrónicos de los bosones W y Z. Violación de Conjugación de carga y Paridad en sistemas de quarks pesados. Violación de CP y el big-bang. Masas de neutrinos, violación de número leptonico en Modelo Standard y matriz de Cabibbo- Kobayashi-Maskawa. Mecanismo GIM. Oscilaciones de kaones y de neutrinos. Triangulo de unitariedad.

Correcciones radiativas a un loop. Introducción de renormalización e influencia de partículas virtuales en observables de precisión en QED. Problema de jerarquías.

4.Elementos de Cromodinámica Cuántica y física de colisionadores hadrónicos .

Introducción de cromodinámica cuántica. Consecuencias de teoría no-abeliana y running de la constante de acoplamiento. QCD perturbativa y hadrones. Modelo de partones y scattering inelástico profundo (DIS). Distribuciones de partones del protón. Ecuaciones de evolución de Altarelli-Parisi. 

       5. Física del LHC 

Física de colisionadores hadrónicos y el LHC. Factorización de la sección eficaz y luminosidades. Observables en colisionadores hadrónicos: rapidity, momento transverso, fragmentación. Producción de Drell-Yan, jets y hadrones. Correcciones perturbativas. Logaritmos dominantes y resumación de la serie perturbativa. Parton Showers y Monte Carlos.

6.Física del bosón de Higgs

Análisis de datos de precisión y búsqueda indirecta en el LEP. Cálculo de la sección eficaz de Higgsstrahlung. Fenomenología del Bosón de Higgs en colisionadores hadrónicos (Tevatron y el Large Hadronic Collider). Canales principales, cómputo de gg-> H. Propiedades determinadas del bosón de Higgs a 125 GeV, acomplamientos, masa, ancho y decaimientos. Futuro de la física del bosón de Higgs.

7.Física mas allá del Modelo Standard : Supersimetría y Extra Dimensiones

Conceptos básicos y fenomenología de Supersimetría, solución del problema de jerarquías en la versión supersimétrica del Modelo Standard, espectro de Supersimetría, s-leptones, s-quarks y gauginos. Unificación de las constantes de acoplamiento. Ruptura de supersimetría con términos soft. Estatus de la búsqueda de partículas supersimétricas en colisionadores y su relevancia en astrofísica: materia oscura.

Gravedad clásica, ecuaciones de Einstein y acción. Lagrangiano de Klein-Gordon en gravedad. Teoría de Kaluza-Klein para campos libres en 5 dimensiones: compactificación, campos masivos (torres) de Kaluza-Klein. Teoría de Kaluza-Klein para un gauge abeliano. Gravedad en 5 dimensiones, compactificación y “unificación” de gravedad y electromagnetismo.   Extra-dimensiones como solución del problema de jerarquías. Modelos de Arkani-Hamed, Dimopoulos y Dvali (ADD) y Randall-Sundrum (RS): fenomenología de “extra-volumen”(ADD) y de “espacios curvados” (RS) en colisionadores hadrónicos.

Bibliografía

1. Quarks and leptons, F. Halzen and A. Martin, John Wiley & Sons (1984)

2. Gauge Theory and Elementary Particle Physics, T. Cheng and L. Li, Oxford Science  Publications (1984)

3. Collider Physics, V. Barger and R. Phillips, Addison-Wesley (1996)

4. ICTP Lectures on Large Extra-Dimensions, G. Gabadadze, arXiv:hep-ph/030811 (2003) 5. A supersymmetry Primer, S. Martin, arXiv:hep-ph/9709356 (1997)