Введение в физику элементарных частицлекция 2/2

План лекций
Лекция 1
Удивительный мир элементарных частиц
Единицы измерений и масштабы
Кинематика реакций
Зоопарк частиц Стандартной Модели
Кварки и конфайнмент
Лекция 2
Стандартная Модель электрослабых взаимодействий
Спонтанное нарушение симметрии
Бозон Хиггса
За пределами Стандартной Модели

ЕЩЕ РАЗ про КОЛЛАЙДЕРЫ и массы
Встречные пучки или один пучок?
EL ≈ 2 (E)2/ m
Фермилаб: 1 ТэВ х 1 ТэВ EL = 2∙103 ТэВ 2∙103
БАК: 3.5 ТэВ х 3.5 ТэВ EL = 2∙104 ТэВ 6∙103
БАК: 7 ТэВ х 7 ТэВ EL = 105 ТэВ 1.4∙104
два ускорителя по 7 ТэВ или один на 100 000 ТэВ

зоопарк частиц СМ

кварки
кварки (адроны) - электрослабые и сильные взаимодействия
адроны: барионы (три кварка)
мезоны (кварк-антикварк)
кварки: 6 флейворов (ароматов)
три цвета (сильный заряд)
дробные электрические заряды
слабые (гипер-)заряды
глюоны(переносчики сильных взаимодействий):
8 цветов (сильные заряды)
электрически нейтральны

лептоны
лептоны - электрослабые взаимодействия
заряженные лептоны: электрон, мюон, τ-лептон
нейтральные лептоны:
электронное нейтрино
мюонное нейтрино
τ-нейтрино
переносчики взаимодействий:
фотон (электромагнитные): нейтральный
Z-бозон: слабый заряд
электрически нейтральный
W±-бозоны: электрический и слабый заряды

Стандартная Модель
Элементарных частиц
Квантовая Хромодинамика (сильные взаимодействия)
Стандартная Модель
Стандартная Модель электрослабых взаимодействий
Электромагнитные Слабые взаимодействия
взаимодействия
Электричество Магнетизм

Симметрии
красота физики ⇔ мощь математики
Симметрия в математике
Э. Галуа - теория групп
Н.Абель, С. Ли, Э. Нёттер
Симметрии в физике
А. Пуанкаре - группы Лоренца и Пуанкаре
Ю. Вигнер - квантовая механика: спин,
Калибровочная инвариантность
Г. Вейль, В.А. Фок
дополнительный параметер в потенциале
⇒ калибровочная симметрия

Симметрии в физике частиц
зарядовое сопряжение (зарядовая С-четность)
СРТ-четность
Слабые взаимодействия: странные частицы
Нарушение пространственной Р-четности
Нарушение СР-четности:
ассиметрия между частицами и античастицами
ассиметрия между веществом и антивществом во Вселенной: А.Д. Сахаров

Калибровочные поля
Квантовая электродинамика: U(1)
Слабые взаимодействия: SU(2)
Квантовая хромодинамика: SU(3)
Калибровочная симметрия ⇒ безмассовые бозоны
Электрослабые взаимодействия: спонтанно-нарушенная U(1)хSU(2)
Ш.Глэшоу, С. Вайнберг, А. Салам
Спонтанное нарушение симметрии в электрослабых взаимодействиях:
Энглер, Броут, Хиггс (1964)
механизм Хиггса ⇒ маcсы: Z, W±, бозон Хиггса

бозон хиггса
Спонтанное нарушение симметрии:
Н.Н. Боголюбов
Спонтанное нарушение симметрии в физике частиц: Й. Намбу
Спонтанное нарушение симметрии в электрослабых взаимодействиях:
Энглер, Броут, Хиггс (1964)

бозон хиггса
Селебрити (VIP) - Z- бозон
толпа - бозоны Хиггса
изгои - фотоны

бозон хиггса
Спонтанное нарушение симметрии в электрослабых взаимодействиях:
Энглер, Броут, Хиггс (1964)

ДИАграммы Фейнмана
Вычисление сечений взаимодействий частиц:
сечение = |амплитуда процесса|2
Амплитуды вероятностей процесса ⇔ диаграммы Фейнмана

Масштаб энергий Стандартной Модели

Удивительный мир
Элементарных частиц
Квантовая механика СТО
Теория поля
Релятивисткая квантовая механика
Квантовая теория поля
Физика элементарных частиц - мир квантовых объектов и околосветовых скоростей
Ответы на вопрос: Из чего сделан и как устроен мир?