Curso Académico:
2021/22
447 - Graduado en Física
26950 - Física de altas energías
Información del Plan Docente
Año académico:
2021/22
Asignatura:
26950 - Física de altas energías
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
5.0
Curso:
4 y 3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
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1.1. Objetivos de la asignatura
La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:
El objetivo básico de la asignatura es adquirir un entendimiento de la Física de partículas elementales desde diferentes puntos de vista. A nivel teórico entender la relación entre partículas y sus interacciones y teoría cuántica de campos relativistas. Mas en concreto teorías gauge (abelianas y no abelianas). A nivel fenomenológico identificar las características de las diferentes interacciones entre partículas y los procesos asociados. A nivel experimental comprender las diferentes formas de realizar experimentos u observaciones a nivel microscópico.
1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación
Un conocimiento básico de la física de partículas es imprescindible en la formación de un físico en el siglo XXI. Este curso complementa una introducción rápida que los alumnos ven en la asignatura de Física Nuclear y partículas.La Física de partículas es un campo ideal en el que ver como se aplican los conocimientos adquiridos en asignaturas básicas como la Física Cuántica (I y II). Los métodos teóricos más específicos de la Física de partículas (teoría cuántica de campos, relatividad especial) tienen múltiples aplicaciones en muchos otros campos de la Física.
1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura
El objetivo de este curso es presentar una introducción teórica y fenomenológica de la física de partículas, sus interacciones y el modelo estándar.
2. Competencias y resultados de aprendizaje
2.1. Competencias
Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...
Comprender los ingredientes esenciales en la forma moderna de entenderlas interacciones entre partículas elementales: campos, invariancia gauge, constantes de acoplo, bosones de intercambio, partículas virtuales, diagramas de Feynman, etc.
Comprender las herramientas experimentales utilizadas en física de altas energías: aceleradores, detectores y radiación cósmica.
Comprender la relevancia de las simetrías para cada tipo de interacción fundamental.
Aplicar las reglas de Feynman de QED a la dispersión electromagnética de leptones.
Conocer la teoría de Yang-Mills y los principales tests del modelo estándar.
2.2. Resultados de aprendizaje
El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...
Conocer ejemplos de procesos que se producen en una colisión de un acelerador y la forma de obtener la información relevante.
Utilizar los principios de simetría para determinar las posibles interacciones entre partículas.
Calcular diagramas de Feynman sencillos (orden arbol) y relacionarlos con la sección eficaz de un proceso.
Conocer las propiedades fundamentales de la interacción débil: alcance corto, violación de paridad, unificación con la interacción electromagnética aaltas energías.
Conocer las propiedades fundamentales de la interacción fuerte: libertad asintótica, confinamiento, ...
2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje
La confluencia de diferentes métodos experimentales y diferentes fenómenos en los que la física de partículas juega un papel relevante proporciona una visión global del alcance que el reduccionismo tiene en nuestro entendimiento de la naturaleza.La herramienta teórica básica en la formulación del modelo estándar, la teoría cuántica de campos, tiene multiples aplicaciones mas allá del marco en el que se introduce en este curso.La comprensión de como se ha llegado a formular el modelo estándar proporciona una visión clara de como se progresa en física ayudando al estudiante a desarrollar una actitud analítica y crítica con la que atacar en general problemas abiertos mas allá del ámbito académico.
3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba
El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion
Una evaluación continuada tendrá en cuenta el trabajo personal de losestudiantes a lo largo del curso. Los estudiantes presentarán la solución de ejercicios propuestos a lo largo del curso. La evaluación (50% de la nota final) reflejará la calidad de las soluciones a los ejercicios propuestos así como la participación activa en el curso.
Al final del curso se realizará una prueba escrita con preguntasrelacionadas con los ejercicios realizados y temas tratados a lo largo del curso para evaluar el grado de adquisición de las competencias previstas. El resultado de esta prueba será un 50% de la nota final.
Superación de la asignatura mediante una prueba global única
El curso ha sido planificado para estudiantes que pueden atender regularmente a las clases impartidas a lo largo del curso y que van presentando la resolucion de ejercicios propuestos regularmente a lo largo del curso. En cualquier caso todo alumno podrá superar la asignatura medianteuna prueba global única que constará de una prueba escrita con preguntas relacionadas con los ejercicios realizados a lo largo del curso (50% de la nota final) junto con una prueba oral basada en preguntas muy generales sobre los temas tratados a lo largo del curso (50% restante de la nota final).
4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos
4.1. Presentación metodológica general
El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:
Los resultados programados en este curso incluyen el adquirir un conocimiento de la física de partículas elementales a nivel teórico, fenomenológico y experimental y sus diferentes aplicaciones. Para obtener estos resultados hemos programado una serie de actividades que incluyen clases teóricas, resolución y discusión de problemas, ejercicios a realizar por los alumnos tanto a nivel individual como en pequeños grupos. Estas actividades permitirán alcanzar al alumno el nivel de conocimiento deseado en los temas del curso y las competencias mencionadas previamente.
4.2. Actividades de aprendizaje
Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios.
El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...
Clases magistrales donde se presentan los temas a tratar en el curso.
Resolución de ejercicios propuestos a nivel individual y en grupos de trabajo.
Clases interactivas de resolución de problemas.
4.3. Programa
I Conceptos previos: Partículas elementales. Cinemática relativista. Secciones eficaces y anchuras de desintegración. Breve introducción histórica.
II Métodos experimentales: Interacción de particulas con materia y detectores. Aceleradores de partículas y detección de partículas.
III Teoría clásica de campos. Simetrías. Electrodinámica y simetría gauge.
IV Teoría cuántica de campos. Diagramas de Feynman.
V Interacciones débiles. Teorías gauge no abelianas.
VI Cromodinámica cuántica.
VII Partículas, astrofísica y cosmología.
4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave
Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos
El curso comenzará y acabará en las fechas fijadas por la Facultad de Ciencias.Clases: 4 horas por semana.Sesiones de evaluación: Se fijarán a lo largo del curso.