FY545: Partikelfysik

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i kurserne: FY546: Videregående mekanik og relativitetsteori (10 ECTS), FY544: Kvantemekanik I (5 ECTS) og FY547: Kvantemekanik II (5 ECTS) og giver et fagligt grundlag for at studere emnerne partikelfysik, relativistisk kvantefeltteori, astrofysik og generel relativitetsteori og kosmologi, der er placeret senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give den studerende forskningsbaseret viden om grundlæggende teoridannelser samt udvalgte emner i moderne fysikforskning.
• Give den studerende viden om centrale videnskabsteoretiske emner.
• Give den studerende viden om partikelfysikkens historie.
• Gøre den studerende i stand til undersøge fysiske fænomener teoretisk og uddrage de fundamentale fysiske aspekter af en given problemstilling. 

Anvendelser:
Mange af de grundlæggende temaer inden for partikelfysik, som man støder på i dette kursus, har praktiske anvendelser. Vi studerer elektron-positron annihilation, som PET-scanneren (positronemissionstomografi) gør brug af, og som f.eks. bruges til at opdage tumorer og knogledannelse i menneskekroppen. Kurset forsyner den studerende med de grundlæggende partikelfysiske værktøjer (tværsnit, henfaldsrater, amplituder, Feynman-diagrammer, Feynman-regler osv.), som er nødvendige for at forstå f.eks. partikelterapi og også bæredygtige kernenergispørgsmål på et grundlæggende niveau.

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• Identificere hvilke fundmentale vekselvirkninger der ligger til grund for et givent fænomen.
• Udnytte konsekvenserne af bevarede symmetrier.
• Beregne amplituder og spredningstværsnit for en lang række QED processer.

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• The eightfold way
• Kvarker og leptoner.
• Mesoner og baryoner.
• Relativistisk kinematik.
• Symmetrier. Både kontinuerte og diskrete. Isospin og P, C og T.
• Dirac ligningen, Klein-Gordon ligningen og Maxwells ligninger og gauge invarians.
• Feynman diagrammer og Feynman regler.
• Møller og Bhabha spredning. Elektron-positron annihilation og kreation.

• Introfase (forelæsning): 20 timer
• træningsfase: 26 timer, heraf eksaminatorier: 26 timer

Introfasen består af forelæsninger online (hovedsagligt) og på campus hvor kursets centrale emner gennemgås. Dette både med teori og via eksempler. 

I træningsfasen forventes det at den studerende opbygger sine færdigheder via opgaveløsning og diskussion mellem underviseren og de andre studerende. Den studerende vil ofte løse opgaver ved tavlen i fælleskab med de andre studerende.

Aktiviteter i studiefasen: Opgave og problemløsning.