Елементарни частици. Основни характеристики: маса, спин, време на живот и енергетична ширина (неопределеност в масата) на състоянията. Вътрешни квантови числа. Кварки и лептони. Поколения. Кваркова структура на адроните и адронна спектроскопия.
Сили и взаимодействия. Взаимодействието като процес на обмен на полеви кванти. Основни взаимодействия, константа на връзката и радиус на действие. Фундаментални полета: източници и преносители на взаимодействията. Обши характеристики на четирите типа взаимодействия. Изобразяване на процеси чрез файнманови диаграми.
Релативистка кинематика. Преобразувания на Лоренц за 4-вектора на енергията и импулса. Релативистки и динамични инварианти. Инвариантна маса на система от частици. Енергетичен праг на процес.
Лабораторна система и система център на масите. Преобразуване на кинематичните величини при преходи между тях. Максимален ъгъл на излитане в лабораторната система.
S-матрица и вероятност за преход в единица време. Сечение и вероятност за разпадане. Лоренц- инвариантен фазов обем. Примери.
Източници на високоенергетични частици. Ускорители с пряко действие. Резонансни ускорители: линейни и циклични. Ускорители с насрещни снопове (колайдери).
Особености на взаимодействието на високоенергетични частици с веществото. Йонизационни загуби, спирачно, Черенковско и преходно излъчване. Взаимодействия на гама-кванти и електрони с веществото. Електромагнитни и адронни лавини (каскади).
Координатни (трекови) детектори: газови, сцинтилационни и други. Електромагнитни и адронни калориметри. Методи и детектори за идентификация на частици с висока енергия.
Симетрии и закони за запазване в микросвета – основни твърдения, теорема на Ньотер. Пример за едномерна транслационна инвариантност. Непрекъснати и дискретни преобразувания на симетрии. Пространствени и вътрешни симетрии. Адитивни вътрешни квантови числа (заряди) и закони за запазването им.
Изоспинова симетрия. Примери за прилагането й при ниско-енергетично пион-нуклонно разсейване. SU(N) ароматна симетрия. Кварков модел и класификация на адроните по неприводимите представяния на групите SU(3) и SU(4).
Електромагнитни взаимодействия и структура на елементарните частици. Еластично електрон-нуклонно разсейване и нуклонни формфактори. Дълбоко-нееластично лептон-нуклонно разсейване и кварк-партонен модел. Структурни функции.
Слаби взаимодействия. Лептонни, полулептонни и безлептонни слаби процеси, файнманови диаграми. Ъгъл на Кабибо и ГИМ механизъм. Модел на Глешоу, Уайнбърг, Салам. Стандартен модел на фундаменталните частици и взаимодействия.
Основни идеи на квантовата хромодинамика. Доказателства за съществуването на цветово квантово число на кварките. Локална калибровъчна инвариантност и лагранжиан на КХД. “Бягаща” константа на връзката, асимтотична свобода и кварково “заточение”.
