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Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26950 - High Energy Physics


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26950 - High Energy Physics
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
5.0
Year:
4 and 3
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The general objective of this subject is to introduce the basic concepts of high energy physics, and more specifically of the Physics of elementary particles and their interactions. At the theoretical level, to understand the relationship between particles and their interactions and relativistic field theory. At the phenomenological level, to identify the characteristics of the different interactions and the associated processes. At the experimental level, to understand the different ways of performing experiments or observations at the microscopic level.

These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the 2030 Agenda of United Nations (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/); specifically, the planned learning activities will contribute to the achievement of Objectives 4.3 and 4.4 of SDG 4.

It is recommended to have taken Nuclear and Particle Physics and/or Quantum Mechanics, and to have passed Quantum Physics I and II.

 

2. Learning results

The stated learning results should demonstrate that the student has achieved the following results:

  • To understand the concepts of relativistic kinematics, particles and interactions.

  • To understand the essential ingredients in the modern understanding of interactions between elementary particles: fields, gauge invariance, coupling constants, exchange bosons, virtual particles, Feynman diagrams, etc.

  • To understand the relevance of symmetries for each type of fundamental interaction.

  • To know the fundamental properties of interactions.

  • To know the Feynman rules of QED. To calculate simple Feynman diagrams (tree order) and relate them to the effective section of a process.

  • To know the experimental tools used in high energy physics: accelerators and detectors.

  • To know the role of the Higgs mechanism in giving mass to exchange bosons.

 

3. Syllabus

1. Previous concepts: units. Elementary particles. Relativistic kinematics. Brief historical introduction.

2. Experimental methods. Particle accelerators and particle detection. Cosmic radiation.

3. Classical field theory. Symmetries and conservation laws. Electrodynamics and gauge symmetry.

4. Electromagnetic interaction. QED, Feynman diagrams, effective sections.

5. Weak, electroweak and strong interactions. Basic notions.

6. Higgs mechanism, standard model tests.

 

4. Academic activities

The program offers the students help to achieve the expected results and comprises the following activities:

  • Master classes where the topics to be covered in the subject are presented.

  • Resolution of exercises proposed individually and in work groups.

  • Problem solving.

Classes: 4 hours per week.

 

5. Assessment system

The student must demonstrate achievement of the intended learning results through the following assessment activities:

  • Continuous evaluation of learning by solving problems and exercises proposed throughout the term and other activities proposed by the teacher of the subject (40% of the final grade). The evaluation grade will reflect the quality of the solutions to the proposed exercises/problems, personal work and active participation in the subject.

  • Completion of a final theoretical-practical test (60% of the final grade).

If the grade of the final theoretical-practical test is lower than 4 out of 10, this will be the final grade of the subject

A minimum of 5 points in the final grade is required to pass the subject

Passing the subject by means of a single global test

In the event that the student chooses not to carry out the activities proposed by the teacher mentioned above, there will be a single global test at the end of the term on the dates published by the Faculty of Sciences.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26950 - Física de altas energías


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
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:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo general de este curso es introducir los conceptos básicos de la Física de altas energías, y más concretamente de la Física de partículas elementales y sus interacciones. A nivel teórico entender la relación entre partículas y sus interacciones y teoría de campos relativistas. A nivel fenomenológico identificar las características de las diferentes interacciones y los procesos asociados. A nivel experimental comprender las diferentes formas de realizar experimentos u observaciones a nivel microscópico.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/); en concreto, las actividades de aprendizaje previstas contribuirán al logro de las metas 4.3 y 4.4 del ODS 4.

Se recomienda haber cursado Física Nuclear y Partículas y/o Mecánica Cuántica, y haber superado Física Cuántica I y II.

2. Resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje que se indican deben demostrar que el estudiante ha alcanzado los siguientes resultados:

  • Comprender los conceptos de cinemática relativista, partículas e interacciones.
  • Comprender los ingredientes esenciales en la forma moderna de entender las interacciones entre partículas elementales: campos, invariancia gauge, constantes de acoplo, bosones de intercambio, partículas virtuales, diagramas de Feynman, etc.
  • Comprender la relevancia de las simetrías para cada tipo de interacción fundamental.
  • Conocer las propiedades fundamentales de las interacciones.
  • Conocer las reglas de Feynman de QED. Calcular diagramas de Feynman sencillos (orden árbol) y relacionarlos con la sección eficaz de un proceso.
  • Conocer las herramientas experimentales utilizadas en física de altas energías: aceleradores y detectores.
  • Conocer el papel del mecanismo de Higgs para dar masa a los bosones de intercambio.

3. Programa de la asignatura

  1. Conceptos previos: unidades. Partículas elementales. Cinemática relativista. Breve introducción histórica.
  2. Métodos experimentales. Aceleradores de partículas y detección de partículas. Radiación cósmica.
  3. Teoría clásica de campos. Simetrías y leyes de conservación. Electrodinámica y simetría gauge.
  4. La interacción electromagnética. QED, diagramas de Feynman, secciones eficaces.
  5. Interacciones débiles, electrodébiles y fuertes. Nociones básicas.
  6. Mecanismo de Higgs, tests del modelo estándar.

4. Actividades académicas

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.
  • Resolución de problemas.

Clases: 4 horas por semana.

5. Sistema de evaluación

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación:

  • Evaluación continua del aprendizaje mediante la resolución de problemas y ejercicios propuestos a lo largo del curso y otras actividades propuestas por el profesor de la asignatura (40% de la nota final). La calificación de la evaluación continuada reflejará la calidad de las soluciones a los ejercicios/problemas propuestos, el trabajo personal y la participación activa en el curso.
  • Realización de una prueba teórico-práctica final (60% de la nota final).

Si la calificación de la prueba teórico-práctica final es inferior a 4 sobre 10, esta será la calificación final de la asignatura.

Se requiere un mínimo de 5 puntos en la nota final para superar la asignatura.

Superación de la asignatura mediante una prueba global única
En el caso de que el estudiante opte por la no realización de las actividades propuestas por el profesor anteriormente mencionadas, se le realizará una prueba global única al final del curso en las fechas publicadas por la Facultad de Ciencias.