PředmětyPředměty(verze: 837)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Částicová fyzika za standardním modelem I - NJSF139
Anglický název: Beyond Standard Model Physics I
Zajišťuje: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2015
Semestr: zimní
E-Kredity: 4
Rozsah, examinace: zimní s.:2/1 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: Ing. Michal Malinský, Ph.D.
Anotace -
Poslední úprava: T_UCJF (19.03.2015)
Standardní Model částicových interakcí – shrnutí Teoretické problémy Standardního Modelu Neporuchové narušení baryonového a leptonového čísla ve SM Hmoty neutrin jako první solidní signál fyziky za SM Seesaw mechanismus a Weinbergův efektivní operátor dimenze 5 Standardní Model jako efektivní teorie Efektivní operátory dimenze 6 ve SM a jejich fyzikální obsah Vzácné/zakázané procesy a případné důsledky jejich pozorování pro SM Konvergence běžících vazeb ve SM jako indikace nové fyziky na velmi vysokých energiích
Literatura -
Poslední úprava: T_UCJF (19.04.2013)
Literatura:
[1] R.Slansky, Phys.Repts. 79 (1981)

[2] P.Langacker, Phys.Repts. 72 (1981)

[3] H. Georgi, Lie algebras in particle physics ISBN 0738202339

[4] S.Weinberg, Introduction to Quantum field theory ISBN 0521550025

[5] S. Coleman, Aspects of symmetry ISBN 0521267064

[6] R. Bertlmann, Anomalies in quantum field theory ISBN 0198520476

[7] M. Peskin, D. Schroeder, Introduction to Quantum field theory ISBN 0201503972

[8] G.G.Ross, Grand Unified Theories, 1984, ISBN 0805-369678

[9] R.N.Mohapatra, Unification & Supersymmetry, 1986/92, ISBN 0378-955348

[10] D.Bailin, A.Love, SUSY gauge field theories and string theory, ISBN 0750-302674

[11] R.N.Mohapatra, P.B.Pal, Massive neutrinos in Physics and Astrophysics, ISBN 9812380701

Sylabus -
Poslední úprava: T_UCJF (19.04.2013)
I. GSW Standardní Model [4,5,6,7]
⁃ Krátká rekapitulace

• Základní stavební kameny (pole), kalibrační interakce, Goldstoneův teorém, Higgsův mechanismus

• Matching na Feynman-Gell Mannovu teorii, podmínka sjednocení & hmoty intermediálních vektorových bosonů

• Vyrušení anomálií ve SM, hadronové spektrum, QCD a asymptotická volnost

• Problémy SM: kvantování hypernáboje pomocí anomálií, problém "vůně" ve SM, baryonové a leptonové číslo coby náhodné globální symetrie, hmoty neutrin & směšování leptonů, "strong CP" problém

⁃ Bližší pohled na anomálie ve SM

• Kalibrační anomálie a kalibrační invariance

• Klíčová úuloha globálních anomálií ve SM, rozpad neutrálního pionu

• Anomálie B & L a jejich neporuchové narušení ve SM, B-L jako kandidát ke kalibraci

II. Signály fyziky za Standardním Modelem [9,11]
• Experimentální signály nenulových hmot neutrin a směšování leptonů

• Solární neutrina, Davisův & Bahcallův experiment, KamLAND

• Atmosférická neutrina, experiment Super-Kamiokande

• Reaktorová neutrina,

• Absolutní škála neutrinových hmot, bezneutrinový dvojitý beta-rozpad, kosmologická omezení

⁃ Neutrina za Standardním modelem

• d=5 Weinbergův operátor, Majoranovská neutrina, seesaw mechanismus (I+II+III), škály

⁃ Problém hierarchie

⁃ Problém temné hmoty

⁃ Problém kosmologické konstanty

III. Přesné testy SM, vzácné procesy [7,9]
⁃ Peskin-Takeuchiho parametry

⁃ Nezachování "vůně" v leptonových rozpadech

⁃ Electrické dipólové momenty a anomální magnetický moment mionu

⁃ Operátory dimenze 6 - narušení B a L

• Poločas rozpadu protonu a omezení na škálu nové fyziky

• neutron-antineutronové oscilace

• Další vzácné procesy s výměnou leptokvarků

IV. Běžící vazby [4,7]
⁃ Koncept běžící vazby ve fi^4 teorii

• Běžící vazby v momentových schematech, decoupling těžkých stupňů volnosti

• Běžící vazby v jiných schematech, výpočet beta-funkce prostřednictvím kontrčlenů v MS schematu

• Běžící vazby v Yang-Millsových theoriích obsahujících fermiony a scaláry (na úrovni jedné smyčky)

• Význam grupových faktorů v obecném předpisu pro beta-funkci

⁃ Běžící vazby ve SM a nová fyzika na škále 10^16 GeV

⁃ Identifikace minimální množiny dodatečných stupňů volnosti na škále unifikace

• Barevné triplety ve skalárním sektoru

• Bi-fundamentální vektorové bosony

V. Intermezzo 1: Elementární úvod to teorie Lieových grup, algeber a jejich reprezentací [1,2,3,5]
⁃ Lieovské grupy a Lieovské algebry

⁃ Prosté a poloprosté Lieovské algebry, kompaktnost

⁃ Podgrupy a podalgebry

⁃ Základy teorie reprezentací

• reálné vs. komplexní reprezentace, reducibilní vs. irreducibilní reprezentace

• fundamentální reprezentace, adjungovaná reprezentace

• index reprezentace, vlastnosti symetrie

⁃ Příklady - reprezentace SU(N), Youngova schemata, SO(n) reprezentace, spinory

⁃ Dekompozice ireducibilních reprezentací vzhledem k podgrupám, Clebsch-Gordanovy koeficienty

⁃ Smysl relací jako 5=(3,1)+(1,2), 10=(3bar,1)+(3,2)+(1,1) etc.

⁃ Unikátnost SU(5) jako minimálního sjednoceného rozšíření SM z hlediska teorie grup

• Cartanova podalgebra, váhy reprezentací a kořeny algebry

• Klasifikace prostých Lieovských algeber, Dynkinovy diagramy

• Cartanovy operátory ve SM, minimální rank

• Potřeba komplexních reprezentací

• SU(5) jako nejmenší grupa sjednocení na úrovni ranku 4

VI. Minimální SU(5) model [2,8,9,10]
⁃ Kanonická vs. fyzikální normalizace hypernáboje

⁃ Quantování (hyper)náboje

⁃ Struktura minimálního SU(5) modelu

• Higgsův sektor, singlety vzhledem k podgrupám, Higgsův mechanismus

⁃ Netriviální předpovědi minimálního SU(5) modelu

• Weinbergův úhel na škále unifikace

• Yukawovské vazby třetí generace fermionů SM

⁃ Rozpad protonu

• Základní rozpadové módy

• SU(3)xU(1) a SU(3)xSU(2)xU(1) klasifikace odpovídajících operátorů dimenze 6

• rozpad protonu v SU(5) modelech

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK