Física das Altas Energias

Conhecimentos de Base Recomendados

Mecânica Quântica I e II, Fundamentos de Física Moderna.

Métodos de Ensino

- Aulas teóricas maioritariamente com recurso ao quadro negro, mas também a apresentações e animações computacionais,  com exposição dos conceitos e teorias fundamentais e discussão de aplicações práticas desses conceitos.
- Aulas práticas para resolução de problemas de aplicação das matérias leccionadas e estudo de casos típicos.
- Desenvolvimento de projectos com âmbito mais abrangente e maior profundidade do que os problemas exemplificativos.

Resultados de Aprendizagem

- O aluno deve ficar a conhecer as leis de simetria dos processos elementares e as propriedades das interacções fundamentais.
- Deve conhecer as características principais do Modelo Padrão. Saber que observações experimentais o suportam e que limitações ainda apresenta.
- Conhecer o conceito de secção eficaz e a sua importância. Saber como se calculam secções eficazes em 1ª ordem utilizando as regras de Feynman.
- Obter conhecimentos sobre as experiências mais importantes da Física de Altas Energias (FAE), dos seus propósitos e dos resultados por elas obtidos.
- Ter conhecimentos sobre o funcionamento dos vários tipos de aceleradores de partículas.
- Adquirir competências em análise e resolução de problemas com recurso a raciocínio crítico.

Estágio(s)

Não

Programa

Sistemática das partículas elementares, interações fundamentais e bosões correspondentes. Espectro das partículas sub-atómicas e sua classificação.
Simetrias P, C e T.
Equações de Klein-Gordon e de Dirac. Soluções de partícula livre. Limite de massa nula e helicidade. Neutrinos e a estrutura V-A da teoria fraca.
Funções de Green e propagadores de fermiões e de bosões. Potencial de Yukawa de um campo de bosões. Propagadores.
Diagramas de Feynman.
Secções eficazes. Cálculo de secções eficazes diferenciais para e+ e-. Dispersão de Moller, Bhabha e Compton.
Diagramas de ordem superior. Renormalização.
Dispersão de Mott. Factor de forma do protão. Funções de estrutura. Quarks e gluões.
Noções de cromodinâmica quântica. Constante de acoplamento. Confinamento dos quarks e liberdade assimptótica. Mesões e bariões.
Teoria electrofraca. Modelo Padrão. Correntes neutras e carregadas. Bosões W± e Z0.
Violação de CP e T. Teorema de CPT.
Análise e simulação em FAE.

Docente(s) responsável(eis)

José Ricardo Morais Silva Gonçalo

Métodos de Avaliação

Avaliação
Resolução de problemas: 50.0%
Trabalho de síntese: 50.0%

Bibliografia

- D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles, 2nd ed., Wiley-VCH, 2008, ISBN: 3527406018
- F. Halzen e A. Martin, Quarks and Leptons, John Wiley, 1984, ISBN: 0471887412
- D. Perkins, Introduction to High Energy Physics, 2nd ed., Addison-Wesley, 1992, 0521621968
- G. Kane, Modern Elementary Particle Physics, Addison-Wesley, 1993, 0201624605
- B. Povh, K. Rith, C. Scholtz e F. Zetesche, Particles and Nuclei, Springer, 1995.
- W. Greiner e B. Muller, Gauge Theory of Electroweak Interactions, Springer, 1996.
- W. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments: a how to approach, Springer, 1987, ISBN: 9783642579202
- PDG, The Review of Particle Physics, (edição bienal), versão online http://pdg.lbl.gov