Введение в физику элементарных частиц

1. Типы фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое.
2. Классификация частиц: адроны и лептоны, фотон и промежуточные бозоны. Классификация адронов, барионы и мезоны.
3. Квантовые числа, характеризующие элементарные частицы. Аддитивные и мультипликативные квантовые числа. Спин, четность P, C и T.
4. Изотопическая инвариантность сильных взаимодействий. Понятие об изотоп-спине. Соотношения между амплитудами различных процессов.
5. Соотношения между амплитудами распада изобары. Соотношения между амплитудами рассеяния нуклонов на нуклонах и пи-мезонов на нуклонах.
6. Кинематические ограничения в реакциях взаимодействия элементарных частиц. Эллипс рассеяния и эллипс рождения.
7. Пороги для рождения частиц."Подпороговое" рождение.
8. Процессы взаимодействия частиц с ядрами в "кинематически запрещенных областях".Понятие " о кумулятивном числе".
9. Кинематические ограничения в распадах частиц. Далитц-плот.
10. G-четность. Связь G-четности с зарядовой C-четностью и изотопическим спином. Правила отбора по G-четности в распадах мезонов.
11. Странность, гиперзаряд, формула Гелл-Манна - Нишиджимы.
12. SU(3)-инвариантность сильных взаимодействий. Странность и SU(3)-мультиплеты элементарных частиц.
13. Октет и декуплет барионов. Октеты псевдоскалярных и векторных мезонов.
14. Соотношения между амплитудами распада векторных мезонов на два псевдоскалярных мезона.
15. Составная структура адронов. Модель составных гиперонов Сакаты-Маркова-Окуня. Модель дробнозарядных кварков Гелл-Манна - Цвейга.
16. Кварковый состав октетов и декуплета барионов. Необходимость введения квантового числа - цвета.
17. Три поколения лептонов и кварков. Обобщение формулы Гелл-Манна - Нифиджимы для квантовых чисел c, b и t.
18. S-матрица, ее унитарность, оптическая теорема. Мандельстамовские переменные s, t, u.
19. Связь вероятности процесса с матричными элементами S-матрицы. Формула для ширины распада через матричный элемент S-матрицы и фазовый объем.
20. Вывод выражения для эффективного сечения взаимодействия через матричный элемент S-матрицы и фазовый объем.
21. Рекуррентные соотношения для многочастичного фазового объема.
22. Поляризационные матрицы плотности для частиц со спином ? и l.
23. Поляризация P и ассимитрия A в реакциях рассеяния частиц. Вывод соотношения между P и A в реакции рассеяния частиц со спинами 0 и ?.
24. Описание процессов взаимодействия с помощью диаграмм Фейнмана. Конкретные примеры.
25. Уравнение Дирака. Биспиноры, матрицы Дирака и их свойства. Формулы для следа от произведения нескольких гамма-матриц.
26. Правила Фейнмана для квантовой электродинамики в лестничном приближениии. Фейнмановский пропагатор, калибровочная инвариантность.
27. Комптоновское рассеяние в наинизшем порядке по константе связи, следствия калибровочной инвариантности для амплитуды. Формула Клейна-Нишины для сечения.
28. Рассеяние ее-ее в КЭД. Матричные элементы и сечение, следствия калибровочной инвариантности.
29. Четырех-фермионное слабое взаимодействие. Бета-распад нейтрона и гиперонов. Спектр электронов. Зависимость вероятности распада от энерговыделения.
30. Рассеяние нейтрино на лептонах. Обратный бета-распад, зависимость сечений от энергии и переданного импульса.
31. Основы электрослабой теории Вайнберга-Салама. Слабый изоспин. 9 членов лагранжиана модели. Калибровочная инвариантность.
32. Спонтанное нарушение симметрии. Возникновение масс калибровочных бозонов W и Z .
33. Нейтральные токи. Константы связи нейтральных токов с лептонами и кварками как функции угла Вайнберга.
34. Свойства W, Z-бозонов, распады W-lv и Z-vv. Число сортов нейтрино из ширины распада Z-бозона в невидимые моды.
35. Хиггсовский бозон и его свойства. Константы связи и ширина распада H-ll.
36. Взаимодействие лептонов с нуклонами в партонной модели. Бьеркеновская переменная x и ее физический смысл. Структурные функции и сечения.
37. Взаимодействие адронов при больших энергиях и переданных импульсах s и t. Правила кваркового счета. Дипольная формула для формфакторов нуклонов.
38. Бегущие константы связи фундаментальных взаимодействий a1, a2, a3. Основные идеи великого объединения (GUT).
39. Квинтет кварков и лептонов в первом поколении. Лептокварки, распад нуклона. Понятие о суперсимметрии.