Утвърждавам:
Декан ФзФ
(проф. дфн А. Драйшу)
КОНСПЕКТ
за кандидат-докторантски изпит по специалностta
“физика на елементарните частици и високите енергии”
1. Основи на кинематиката на елементарните частици. Пространство на Минковски, преобразования на Лоренц, релативистки и динамични инварианти, ефективна маса. Основни типове експерименти, лабораторна система, система на центъра на масите. Преходи между различни отправни системи и трансформации на различните величини. Естествена система мерни единици: ħ = c = 1.
2. Основни свойства на елементарните частици. Пространствени и вътрешни квантови числа. Лептони и адрони, мезони и бариони, фундаментални частици, поколения. Ширина и време на живот на нестабилните частици: средно време на живот, резонанси, разпределение на Брайт-Вигнер.
3. Матричен елемент за преход. Фазов обем, вероятност за разпад и сечение за взаимодействие.
4. Симетрии, инвариантност и закони за запазване. Понятие за преобразувания на симетрия, пространствени и вътрешни симетрии, глобални и локални симетрии. Теорема на Ньотер и динамични инварианти. Група на Пуанкаре, Примери – скаларно, векторно и спинорно полета.
5. Дискретни пространствени симетрии. Пространствени отражения, обръщане на времето, зарядово спрягане. Запазващи се величини. СРТ-теорема.
6. Кварк-партонен модел. Лептон-нуклонно разсейване. Еластично разсейване и формфактори, дълбоко-нееластично разсейване и структурни функции. Партонен модел, скейлинг.
7. Кварков модел. SU(3) – класификация на адроните, кварки. Формула на Гел-Ман – Нишиджима, c,b,t – кварки, SU(6).
8. Квантовото число цвят. Безцветност на адроните, конфайнмънт. Експериментални указания за съществуването на цвят: πо→γγ, е+е- - анихилация, адронни струи.
9. Източници на високоенергетични частици. Космически лъчи. Ускорители. Линейни ускорители. Циклотрон, синхроциклотронтрон, синхрофазотрон. Ускорители с насрещни снопове. Светимост. Ускорителни комплекси.
10. Процеси на взаимодействие на високо енергетични частици с веществото. Регистрация на заредени частици: йонизация и възбуждане, ефект на Черенков, преходно излъчване.
11. Процеси на взаимодействие на високо енергетични електрони, позитрони и гама-кванти с веществото. Спирачно лъчение и раждане на двойка електрон-позитрон. Радиационна дължина. Електромагнитни каскади
12. Детектори на елементарни частици. Типове и основни характеристики. Трекови детектори – многонишкова пропорционална камера, дрейфови камери, време-проекционни камери, полупроводникови детектори.
13. Сцинтилационни и Черенковски броячи. Прагови и диференциални Черенковски броячи, RICH-технология. Сцинтилационни броячи: видове сцинтилатори, сцинтилационни влакна, многоканални детектори. Фотодетектори.
14. Измерване на енергията и импулса на частиците. Електромагнитни и адронни калориметри. Измерване на импулса на заредени частици в магнитно поле.
15. Детекторни комплекси. Пример за комплекс, работещ на някой от ускорителите SPS, Fermilab, RHIC, LHC (по избор)
16. Фундаментални взаимодействия и частици. Основни типове взаимодействия. Локална калибровъчна инвариантност, калибровъчни бозони. Електромагнитно поле. Неабелева калибровъчна инвариантност.
17. Силно взаимодействие. SUc(3) – локална инвариантност, глуони. Квантова хромодинамика (КХД). Бягаща константа на взаимодействието, асимптотическа свобода. Пертурбативна КХД.
18. Слабо взаимодействие. Лептонни и кваркови токове. V-A модел. Експериментални потвърждения. GIM механизъм. Смесване на кварките, матрица на Кабибо - Кобаяши – Маскава
19. Обединение на електромагнитното и слабото взаимодействие. Модел на Уайнбърг–Глешоу–Салам. Спонтанно нарушение на симетрията. Механизъм на Хигс. W±- и Z0- бозони, Хигс-бозон. Маси на частиците.
20.Нарушаване на CP инвариантността в слаби процеси. Смесване на неутрални каони и осцилации на странността. Пряко и непряко нарушение на CP инвариантността в разпади на неутрални каони и В-мезони. Електро-диполен момент на неутрона.
21. Взаимодействия и маси на неутрината. Заредени и неутрални токове. Осцилации на неутрината и производни процеси. Експериментални потвърждения.
22. Велико обединение. Бягаща константа на взаимодействието. SU(5) модел. Лепто-кварки. Разпадане на протона.
23. Суперсиметрия. Основи на суперсиметрията. Обединение на пространствени и вътрешни симетрии. Минимално суперсиметрично разширение на Стандартния Модел.
Литература:
-
D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, 4th edition, Cambridge University Press, 2000.
-
Л.Б. Окунь, Лептоны и кварки. – Mосква: Наука, 1990.
-
Fayyazuddin, Riazuddin, A Modern Introduction to Particle Physics, World Scientific, 2000
-
F. Halzen, A. Martin, Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics, John Wiley&Sons, 1984 (Превод на руски: Ф. Хелзен, А.Мартин, Кварки и лептоны, изд. “Мир”, Москва, 1987).
-
A. Bettini, Introduction to Elementary Particle Physics, Cambridge University Press, 2008.
-
E. M. Henley, A. Garcia, Subatomic Physics, 3rd edition, Marston Book Services Ltd., 2007
-
L. Ryder, Elementary Particles and Symmetries, Gordon and Breach Science Publishers, 1984
-
E. Byckling, K. Kajantie, Particle Kinematics, John Willey&Sons, 1973 (Превод на руски: Е. Бюклинг, К. Каянти. Кинематика элементарных частиц – Москва: Мир, 1975).
-
K. Kleinknecht, Detectors for Particle Radiation, 2nd ed., Cambridge Univ. Press, 1999 (Превод на руски на първото издание: К. Клайнкнехт, Детекторы корпускулярных излучений, изд. “Мир”, Москва, 1990 г.).
-
Data analysis techniques for high-energy physics experiments, 2nd edition, ed. M. Regler, Cambridge Univ. Press, 2000, (Превод на руски на първото издание: Методы анализа данных в физическом эксперименте. под ред. М. Реглера, – M.: Мир, 1993).
-
Д. Динев, Ускорители на частици, Акад. изд. “Марин Дринов”, София, 2006 г.
-
У. Уилямс, Физика на ядрото и елементарните частици, Унив. изд. “Св. Кл. Охридски”, 2000 г.
-
Л. Литов, Записки на лекции по” Физика на елементарните частици”, СУ, 2007. http://atomic.phys.uni-sofia.bg/elektronna-biblioteka/lectures/uchebnik.pdf
-
A. Pich, The Standard model of electroweak interactions, Lectures given at European School of High-Energy Physics, Sant Feliu de Guixols, Barcelona, Spain, 30 May - 12 Jun 2005, 47 p., e-Print Archive: hep-ph/0502010
-
A. Pich, Aspects of quantum chromodynamics, Lectures given at ICTP Summer School in Particle Physics, Trieste, Italy, 7 Jun - 9 Jul 1999, 50 p.,e-Print Archive: hep-ph/0001118
В.и.д. ръководител на катедра
“Атомна физика”:
(проф. дфзн Г. Райновски)
Сподели с приятели: |