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Academic Year/course: 2023/24

628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles

68361 - Astroparticle physics I: gamma rays, neutrinos and cosmic rays


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
68361 - Astroparticle physics I: gamma rays, neutrinos and cosmic rays
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles
ECTS:
6.0
Year:
01
Semester:
First semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

This subject, together with Astroparticle Physics II: The Dark Universe, forms the Astroparticle Physics subject. It offers students an in-depth review of theories and experiments in the field of gamma ray, cosmic ray, neutrino and multimessenger astronomy. These topics will be of interest not only for students who want to follow research lines in astroparticle physics but also for those interested in particle physics or astrophysics.

Its objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 Agenda to the extent that the subject can contribute to the goals: 4-Quality Education, 5-Gender Equality, and 9-Industry, Innovation and Infrastructure.

2. Learning results

Upon completion of this subject, the student will be able to:

  • Know the techniques for detecting gamma rays, cosmic rays and high energy neutrinos.
  • Know the types of sources and the mechanisms of astroparticle production.
  • Know how to analyse the processes that take place in the propagation of astroparticles, both conventional and possible new processes in extensions of the Standard Model.
  • Have an overview of the theoretical and experimental results on neutrino oscillations.
  • Know the role of the neutrino in astrophysics and cosmology.
  • Describe, in a multimessenger astronomy, the different observations of the same cosmic event.

3. Syllabus

  1. History of cosmic rays. Galactic and extragalactic origin of cosmic rays and range of energies.
  2. Cosmic ray sources, acceleration and propagation mechanisms in space.
  3. Galactic and extragalactic gamma-ray sources.
  4. Gamma ray and cosmic ray detection techniques.
  5. Cosmic rays on the earth's surface and in underground laboratories.
  6. Neutrino physics. Neutrino oscillations
  7. Neutrino sources and experiments
  8. Neutrinos in astrophysics and cosmology.
  9. Determination of neutrino mass
  10. Multimessenger astronomy.
  11. Tests of fundamental symmetries in astroparticle physics.

4. Academic activities

  1. Participation in and attendance to lectures
  2. Case analysis, sharing and discussion of the contents. 
  3. Problem solving. 
  4. Practical computing classes
  5. Writing and submission of works. 
  6. Production and oral presentation of works. 
  7. Tutoring.
  8. Individual study. 
  9. Assessment tests.
  10. Discussions.

5. Assessment system

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

  • Assessment of reports and written work: 20%.
  • Assessment of case analysis, problem solving, questions and other activities 30%.
  • Assessment of oral presentations of work: 10%.
  • Assessment of the evaluation tests: 30%.
  • Assessment of computational work: 10%.

The final grade will be obtained according to the percentage assigned to each assessment activity. In order to pass the subject, this final grade must be higher or equal to 5.0 and no lower than 4.0 in each of the activities.

However, there will also be an assessment test for those students who have not taken the assessment activities or have not passed them. It will consist of an assessment of the same learning results as in the continuous assessment tests.


Curso Académico: 2023/24

628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas

68361 - Física de astropartículas I: rayos gamma, neutrinos y rayos cósmicos


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
68361 - Física de astropartículas I: rayos gamma, neutrinos y rayos cósmicos
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas
Créditos:
6.0
Curso:
01
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Esta asignatura conforma, junto con la de Física de astropartículas II: el universo oscuro, la materia de Física de astropartículas. Ofrece a los estudiantes una revisión profunda de las teorías y de los experimentos en el campo de los rayos gamma, los rayos cósmicos, los neutrinos y de la astronomía multimensajera. Estos temas serán de interés no solo para estudiantes que quieran seguir líneas de investigación en Física de Astropartículas sino también para aquellos interesados en Física de Partículas o en Astrofísica.

Sus objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas en la medida que la asignatura puede contribuir a los objetivos: 4-Educación de calidad, 5-Igualdad de género, y 9-Industria, innovación e infraestructuras.

2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

  • Conocer las técnicas de detección de rayos gamma, rayos cósmicos y neutrinos de alta energía.
  • Conocer los tipos de fuentes y los mecanismos de producción de astropartículas.
  • Saber analizar los procesos que tienen lugar en la propagación de las astropartículas, tanto convencionales como posibles nuevos procesos en extensiones del Modelo Estándar.
  • Tener una visión global de los resultados teóricos y experimentales sobre oscilaciones de neutrinos.
  • Conocer el papel del neutrino en astrofísica y cosmología.
  • Describir, en una astronomía de multimensajeros, las diferentes observaciones de un mismo evento cósmico.

3. Programa de la asignatura

  1. Historia de los rayos cósmicos. Origen galáctico y extragaláctico de los rayos cósmicos y rango de energías.
  2. Fuentes de rayos cósmicos, mecanismos de aceleración y propagación en el espacio.
  3. Fuentes galácticas y extragalácticas de rayos gamma.
  4. Técnicas de detección de rayos gamma y rayos cósmicos.
  5. Rayos cósmicos sobre la superficie terrestre y en laboratorios subterráneos.
  6. Fisica del neutrino. Oscilaciones de neutrinos
  7. Fuentes de neutrinos y experimentos
  8. Neutrinos en astrofísica y cosmología.
  9. Determinación de la masa del neutrino
  10. Astronomía multimensajera.
  11. Tests de simetrías fundamentales en física de astropartículas.

4. Actividades académicas

  1. Participación y asistencia a lecciones magistrales.
  2. Análisis de casos, puesta en común y debate sobre los contenidos. 
  3. Resolución de problemas. 
  4. Realización de prácticas de computación.
  5. Realización y presentación escrita de trabajos. 
  6. Realización y presentación oral de trabajos. 
  7. Tutorías.
  8. Estudio individual. 
  9. Pruebas de evaluación.
  10. Debates.

5. Sistema de evaluación

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

  • Valoración de informes y trabajos escritos 20%
  • Valoración de análisis de casos, resolución de problemas, cuestiones y otras actividades 30%
  • Valoración de exposiciones orales de trabajos 10%
  • Valoración de las pruebas de evaluación 30%
  • Evaluación del trabajo computacional 10%

La nota final se obtendrá según el porcentaje asignado a cada actividad de evaluación. Para superar la asignatura esta nota final debe no ser inferior a 5.0 y no inferior a 4.0 en cada una de las actividades.

Habrá también una prueba de evaluación global para aquellos estudiantes que no hayan realizado las actividades de evaluación o no las hayan superado. Consistirá en una evaluación de los mismos resultados de aprendizaje que en las pruebas de evaluación continua.