Particle physics (lecture and exercises)

  • Enseignement

    Détails

    Faculté Faculté des sciences et de médecine
    Domaine Physique
    Code UE-SPH.03105
    Langues Anglais
    Type d'enseignement Cours
    Exercice
    Cursus Bachelor
    Semestre(s) SA-2022

    Titre

    Français Physique des particules (cours et exercices)
    Allemand Teilchenphysik (Vorlesung und Übungen)
    Anglais Particle physics (lecture and exercises)

    Horaires et salles

    Horaire résumé Mercredi 08:15 - 10:00, Bi-mensuel paire (Semestre d'automne)
    Mercredi 10:15 - 12:00, Hebdomadaire (Semestre d'automne)
    Struct. des horaires 2h par semaine durant 14 semaines + 2h durant 7 semaines (paires)
    Heures de contact 42

    Enseignement

    Responsables
    • Beck Hans Peter
    Enseignants
    • Beck Hans Peter
    Assistants
    • Muster Augustin
    Description

    Particle physics deals with the fundamental building blocks of matter and their interactions. The exploration of subatomic physics started in 1896 with Becquerel's discovery of radioactivity; and J.J. Thomson's discovery of the electron as a component of the atom; which was followed by Rutherford’s discovery of the atomic nuclei in 1911. With the further development of experimental tools and theoretical understanding, atoms, nuclei, nucleons, and finally the quarks have been discovered, analysed and understood as the fundamental structure of all matter.

    With the understanding of the constituents of matter, i.e. the particles, and their interactions, insight in the birth and evolution of the Universe could be established that has led to a coherent picture, aligning and supporting measurements from cosmologist and astrophysics.

    Today, with the so called Standard Model of particle physics, the building blocks of matter and their interactions are contained in an elegant and all comprising framework that in principle allows to understand all ever measured physical phenomenon, except for those that entail gravity.

    Objectifs de formation

    This course is taught at two years interval in the Autumn semester of even years and follows up on the introductory course on particle physics that is given yearly in the Spring semester.  In four parts, the framework in which particle physics is formulated and understood is introduced and the basic concepts that allow to understand particles and their interactions from first principles are discussed.

    Part VI – Particles and interactions
    Cross sections, Fermi’s golden rule, interaction by particle exchange
    Feynman diagrams, Yukawa potential, discovery of the pion

    Part VII – Particles and antiparticles
    The Dirac equation, antiparticles, discovery of the positron
    Spin and helicity, chirality, pion decay

    Part VIII – Physics at lepton colliders
    Fermion-fermion scattering, Feynman rules
    Positron-electron colliders and the e+eμ+μ cross section
    Discovery of the tau lepton,
muon and tau decays
    Discovery of the gluon

    Part IX – Quarks and leptons
    Mesons as bound qq̅–states
    Symmetries and conservation laws

    Softskills Non
    Hors domaine Non
    BeNeFri Oui
    Mobilité Oui
    UniPop Non

    Documents

    Bibliographie

    Modern Particle Physics, 2013
    Mark Thomson
    ISBN 978-1-107-03426-6
    https://www.cambridge.org/ch/academic/subjects/physics/particle-physics-and-nuclear-physics/modern-particle-physics

    Elementary Particle Physics: An Intuitive Introduction, 2019
    Andrew J. Larkoski
    ISBN 978-1-108-49698-8
    https://www.cambridge.org/ch/academic/subjects/physics/particle-physics-and-nuclear-physics/elementary-particle-physics-intuitive-introduction

    Introduction to Elementary Particles, 2nd revised edition, 2008
    David Griffiths
    ISBN 978-3-527-40601-2
    https://www.wiley-vch.de/de?option=com_eshop&view=product&isbn=9783527406012

    Particle Data Group – PDG
    http://pdg.lbl.gov

  • Dates et salles
    Date Heure Type d'enseignement Lieu
    21.09.2022 08:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    28.09.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    05.10.2022 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    05.10.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    12.10.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    19.10.2022 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    19.10.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    26.10.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    02.11.2022 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    02.11.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    09.11.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    16.11.2022 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    16.11.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    23.11.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    30.11.2022 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    30.11.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    07.12.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    14.12.2022 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    14.12.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
    21.12.2022 10:15 - 12:00 Cours PER 08, salle 0.51
  • Modalités d'évaluation

    Examen oral - SA-2022, Session d'hiver 2023

    Mode d'évaluation Par note
    Description

    Examen oral 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen.

    Examen oral - SP-2023, Session d'été 2023

    Mode d'évaluation Par note
    Description

    Examen oral 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen.

    Examen oral - SP-2023, Session d'automne 2023

    Mode d'évaluation Par note
    Description

    Examen oral 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen.

    Examen oral - SA-2023, Session d'hiver 2024

    Mode d'évaluation Par note
    Description

    Examen oral 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen.

  • Affiliation
    Valable pour les plans d'études suivants:
    Complément au MSc en physique [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Complément au MSc en physique > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Complément au MSc in Bioinformatics and Computational Biology [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Complément au MSc in Bioinformatics and Computational Biology > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Enseignement complémentaire en sciences
    Version: ens_compl_sciences
    Paquet indépendant des branches > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Physique 150
    Version: 2023_1/V_01
    BSc en physique, branche principale, 3ème années > Physique, branche principale 3e année, UE obligatoires (dès SA2023)

    Physique 60 (PHYS3-60 et PHYS4-60)
    Version: 2023_1/V_01
    Branche complémentaire en physique 60 > Prérequis : Sans ou avec la Physique propédeutique > PHYS4 (avec la Physique propédeutique) > Physique, branche complémentaire PHYS4-60, UE à choix (dès SA2020)

    Physique [3e cycle]
    Version: 2015_1/V_01
    Formation continue > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Physique [POST-DOC]
    Version: 2015_1/V_01
    Formation continue > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Préalable au Bioinformatique et biologie computationnelle [PRE-MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Préalable au MSc in Bioinformtics and Computational Biology > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Préalable au MSc in Physics [PRE-MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Préalable au MSc en physique > UE avancées en Physique (niveau bachelor)