Základy teorie elektroslabých interakcí

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět 02ZELW je, že student úspěšně absolvoval 02KTPA1 nebo získal zápočet a nevyčerpal všechny zkouškové termíny předmětu 02KTPA1. Předmět 02ZELW lze klasifikovat až po úspěšné klasifikaci předmětu 02KTPA1

Garant předmětu:

Jana Bielčíková

Přednášející:

Jana Bielčíková

Cvičící:

Miroslav Myška

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Cílem předmětu je pochopení základů teorie slabé interakce od Fermiho teorie -rozpadu, přes zavedení intermediálního nabitého vektorového bosonu, sjednocení elektromagnetické a slabé interakce v rámci Standardního modelu včetně Higgsova mechanismu. Studenti také dostanou prostor pro krátké prezentace stěžejních experimentálních objevů týkajících se tématiky přednášky (první pozorování kalibračních bosonů W a Z, objev Higgsova bosonu apod.).

Požadavky:

subatomová fyzika (02SF), kvantová teorie pole (02KTPA12)

Osnova přednášek:

1. beta-rozpad (kinematika, Fermiho teorie -rozpadu, zobecněná Fermiho teorie a narušení parity, spektrum elektronů, elektron-antineutrinové korelace, longitudinální polarizace elektronů, helicita neutrina, V-A vazbové konstanty, střední doba životu neutronu, problémy Fermiho teorie)

2. Univerzální V-A teorie (dvoukomponentní neutrino, levotočivé chirální leptony, rozpad mionu, univerzální interakce V-A proudů, Cabibbův úhel a výběrová pravidla pro podivnost, rozpady pionů, C, P a CP symetrie)

3. Intermediální vektorový boson W (motivace pro zavedení W bosonu, jednoduchý IVB model a

elektromagnetická interakce W bosonů, problémy IVB modelu)

4. Kalibrační invariance a Yang-Millsovo pole (abelovská kalibrační invariance, neabelovská kalibrační

invariance)

5. Elektroslabé sjednocen a kalibrační symetrie (SU(2)xU(1) kalibrační teorie pro leptony, slabá interakce

nabitých proudů, elektromagnetická interakce, podmínky sjednocení a hmota W bosonu, slabé neutrální

proudy, rozptyl neutrina na elektronu, interakce vektorových bosonů, vyrušení vedoucích divergencí)

6. Higgsův mechanismus pro hmoty (Goldstoneův model, abelovský Higgsův model, Higgsův mechanismus pro SU(2)xU(1) kalibrační teorii, interakce Higgsova bosonu, Yukawovská vazba a hmoty leptonů, Higgs-Yukawa

mechanismus a narušení parity)

7. Standardní model elektroslabých interakcí (leptony, 4. kvark a GIM konstrukce, CKM matice, základy ABJ

anomálie)

Osnova cvičení:

Procvičení úloh na témata:

1. Beta-rozpad neutronu. Fermiho teorie.

2. Nezachování parity.

3. Teorie dvoukomponentního neutrina. Weylova rovnice.

4. Rozpad mionu.

5. Slabé rozpady hyperonů. Cabibbův úhel.

6. Slabé interakce kvarků a leptonů.

7. Model s nabitým intermediálním vektorovým bosonem W.

8. Idea sjednocení slabých a elektromagnetických interakcí.

9. Neabelovská kalibrační invariance a Yang-Millsovo pole.

10. Spontánní narušení symetrie a Goldstoneův boson.

11. Glashow-Weinberg-Salamův standardní model elektroslabých interakcí.

Cíle studia:

Znalosti:

Cílem předmětu je osvojit si základní znalosti teorie slabé interakce a jejího sjednocení s elektromagnetickou interakcí v rámci Standardního modelu částicové fyziky včetně pochopení principu Higgsova mechanismu.

Schopnosti:

Provádět samostatné výpočty Feynmanových diagramů v teorii elektroslabých interakcí se zaměřením na 1. řád poruchové teorie.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] J. Hořejší, Fundamentals of electroweak theory, Karolinum, 2003

[2] J. Hořejší, Elektroslabé sjednocení a stromová unitarita : nestandardní úvod do standardního modelu,

Karolinum, 1993

Doporučená literatura:

[3] F. Halzen, A.D. Martin, Quarks and Leptons , John Wiley and sons, 1984

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost BR:114 Bielčíková J. 08:00–10:50 (přednášková par. 1) Břehová 7 učebna 114místnost BR:114 Myška M. 12:00–13:50 (paralelka 101) Břehová 7 učebna 114
Út
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Jaderná a částicová fyzika (povinný předmět programu)
• Kvantové technologie (volitelný předmět)