Θεωρητική Φυσική

Ακαδ. Έτος: 2013- 2014, Χειμερινό εξάμηνο
Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών,9ο εξάμηνο

Παρακολούθηση, Βασική βιβλιογραφία, Σχετική βιβλιογραφία

ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Σκοπός του Μαθήματος: Εισαγωγή στη Σχετικιστική Κβαντομηχανική (εξίσωση Klein-Gordon, κβαντική ηλεκτροδυναμική με βαθμωτά πεδία, εξίσωση Dirac, κβαντική ηλεκτροδυναμική, δεύτερη κβάντωση)

Παρακολούθηση-Ωρες διδασκαλίας:

• Τετάρτη 1:45 - 3:30, Αίθουσα 01, Κτήριο ΣΕΜΦΕ
• Παρασκευή 11:45 - 1:30, Αίθουσα 105, Κτήριο ΣΕΜΦΕ

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου θα δοθούν σειρές ασκήσεων που θα πρέπει (προαιρετικά) να επιστρέφονται μέσα σε 2 εβδομάδες. Η παράδοση ασκήσεων συνεισφέρει πάντα θετικά στη τελική βαθμολογία του μαθήματος. Όλες οι ασκήσεις των φυλλαδίων θα λύνονται στον πίνακα μετά την παρέλευση των 2 εβδομάδων. Οι ασκήσεις που παραδίδουν οι φοιτητές δεν επιστρέφονται.

Είναι πολύ χρήσιμο να εγγραφείτε ως χρήστες του μαθήματος στην ιστοσελίδα του μαθήματος στο mycourses.ntua.gr. Κάντε logon με το όνομα χρήστη/password που χρησιμοποιήτε για να βλέπετε το email σας στο ΕΜΠ. Με τον τρόπο αυτό θα λαμβάνετε στην ηλεκτρονική διεύθυνση που θα δηλώσετε όλες τις σημαντικές ανακοινώσεις σχετικά με το μάθημα.

Βασική Βιβλιογραφία:
• Θα δοθεί το βιβλίο: "Σχετικιστική Κβαντομηχανική", Σ. Τραχανά, Παν. Εκδόσεις Κρήτης.
• Θα χρησιμοποιηθεί εκτενώς και το βιβλίο "Quarks and Leptons", F. Halzen and A. Martin, J. Wiley & Sons. (επικοινωνήστε με τον διδάσκοντα για το συγκεκριμένο βιβλίο)
Σχετική βιβλιογραφία:
• Gauge Theories in Particle Physics, 2 τόμοι, I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, Taylor & Francis Group.
• Introduction to Elementary Particles, David Griffiths, Wiley-VCH.
• Relativistic Quantum Mechanics, James D. Bjorken and Sidney D. Drell.
• Relativistic Quantum Fields, James D. Bjorken and Sidney D. Drell.
• An Introduction To Quantum Field Theory (Frontiers in Physics), Michael E. Peskin and Dan V. Schroeder, Westview Press.
• Field Theory: A Modern Primer, P. Ramond

Παραδόσεις

Παρασκευή 13/12: Εξίσωση Schroedinger. Πυκνότητα και ρεύμα πιθανότητας. Τετραδιανύσματα.

Τετάρτη 18/12: Εξίσωση Klein-Gordon. Αρνητικές ενέργειες. Η προσέγγιση του Dirac και η προσέγγιση των Feynman-Stueckelberg. Αντισωματίδια. Μη σχετικιστική θεωρία διαταραχών. Πιθανότητα μετάπτωσης ανά μονάδου χρόνου, ρυθμός μετάπτωσης. Προσέγγιση 2ης τάξης. Γενίκευση για aντισωματίδια.
Παρασκευή 20/12: Η εξίσωση Klein-Gordon και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Η Klein-Gordon με πεδίο Coulomb. Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"μιονίου".

Τετάρτη 8/1: Η ενεργός διατομή. Ρυθμός διάσπασης σωματιδίου. Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ηλεκτρονίου". Σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"ποζιτρονίου" (crossing).
Παρασκευή 10/1: Λύσεις ασκήσεων. Αναλλοίωτες μεταβλητές. Περιοχές των τιμών s,t,u για σκέδαση "ηλεκτρονίου"-"μιονίου". Η ενεργός διατομή της σκέδασης "ηλεκτρονίου"-"ηλεκτρονίου" ως συνάρτηση των s,t,u.

Τετάρτη 15/1: Λύσεις ασκήσεων. Ο διαδότης από την μη σχετικιστική στη σχετικιστική διατύπωση.
Παρασκευή 17/1: Εξίσωση Dirac. Η συναλλοίωτη μορφή της Dirac και οι πίνακες γ. Το ρεύμα. Spinor του ελεύθερου σωματίδιου.

Τετάρτη 22/1: Ελικότητα. Spinor σε χωρικές στροφές. Λύσεις αρνητικής ενέργειας.
Παρασκευή 24/1: Η εξίσωση Dirac και η εξίσωση Pauli για ηλεκτρόνιο σε μαγνητικό πεδίο. Η κυματοσυνάρτηση του ποζιτρονίου.

Τετάρτη 27/1: Νορμαλισμός και σχέσεις πληρότητας για τα spinors. Προβολικοί τελεστές. Διγραμμικές αναλλοίωτες ποσότητες.
Παρασκευή 31/1: Φερμιόνια με μηδενική μάζα.

Τετάρτη 5/2: Majorana spinors. Ηλεκτροδυναμική σωματιδίων με spin=1/2. Ηλεκτρόνιο και ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Ανάπτυξη κατά Gordon. Σκέδαση e^-e^-. Θεωρήματα ιχνών και γ πίνακες.
Παρασκευή 7/2: (δεν έγινε μάθημα)

Τετάρτη 12/2: Σκέδαση e^-μ^-. Διατήρηση της ελικότητας σε υψηλές ενέργειες.
Παρασκευή 14/2: Σκέδαση e^-μ^- στο εργαστήριο-Κινηματική. Φωτόνια, διάνυσμα πόλωσης. Διάνυσμα πόλωσης για spin=1 και M≠0.

Τετάρτη 19/2:(δεν έγινε μάθημα)
Παρασκευή 21/2: Ο διαδότης του βαθμωτού σωματιδίου, του ηλεκτρονίου,του φωτονίου και του σωματιδίου με spin=1 και M≠0. Σκέδαση Compton e^-γ. Η δομή των αδρονίων. Σκέδαση ηλεκτρονίου-πρωτονίου. Παράγοντες μορφής του πρωτονίου. Ανελαστική σκέδαση ep->eX.

Τετάρτη 26/2: Βάθμιση Bjorken και το πρότυπο των παρτονίων. Το πρότυπο των κουαρκ-παρτονίων.
Παρασκευή 28/2: Θεωρίες Βαθμίδας. Θεώρημα Noether, συμμετρίες και νόμοι διατήρησης.

Τετάρτη 5/3: Τοπική U(1) συμμετρία βαθμίδας και ΚΗΔ. Κβαντική Χρωμοδυναμική. Μη αβελιανές θεωρίες βαθμίδας (θεωρίες Yang-Mills).
Παρασκευή 7/3: Κρυμμένη συμμετρία. Αυθόρμητη παραβίαση της συμμετρίας. Αυθόρμητη παραβίαση ολικής συμμετρίας βαθμίδας. Μηχανισμός Higgs. Αυθόρμητη παραβίαση της SU(2).

Τετάρτη 12/3: Ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Παρασκευή 14/3: Ο μηχανισμός Higgs. Μάζες των μποζονίων βαθμίδας. Μάζες φερμιονίων.