Программа курса «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ»
(7-8 семестр, кафедра квантовой теории и физики высоких энергий)

Введение в физику элементарных частиц. Часть I >> ВИДЕОЛЕКЦИИ 1 части <<
Конспекты: лекция 1_1, лекция 1_2, лекция 1_3, лекция 1_4, лекции 1_5, 1_6, лекции 1_7, 1_8, лекции 1_9, 1_10, лекция 1_11

Введение в физику элементарных частиц. Часть I >> ВИДЕОЛЕКЦИИ 2 части <<
Конспекты: лекции 2_1, 2_2, лекция 2_3, лекции 2_4, 2_5, лекции 2_6, 2_7, лекции 1_8, 1_9, лекция 2_10, лекция 2_11

1. Феноменологические законы сохранения в физике элементарных частиц и симметрии фундаментальных взаимодействий.
   • Особенности описания субатомных явлений; фундаментальные взаимодействия;
   • Сохраняющиеся характеристики элементарных частиц и их классификация;
   • Законы сохранения для процессов, связанных с разными типами взаимодействий; изоспин и расчеты отношений сечений реакций;
   • Нетеровские токи и структура лагранжианов взаимодействий;
   • Алгебра зарядов и алгебра токов.
     
     
2. Дискретные симметрии. Р-,С-,Т- нарушения. Комбинированная четность и феноменологическое описание динамики системы нейтральных каонов.
   • Дискретные симметрии и их проявления;
   • Несохранение пространственной четности в слабом взаимодействии;
   • СР-симметричная динамика нейтринных и каонных систем;
   • Феноменология СР-нарушения.
     
     
3. Симметрии в спектре адронов и кварковая модель. Массовые формулы, смешивание адронных состояний, цветовая степень свободы.
   • Унитарная симметрия; кварковая модель; октетная доминантность и построение массовых формул для основных мезонных и барионных мультиплетов;
   • Расширение симметрии ароматов;
   • Цвет и статистика кварковых состояний; экспериментальные доказательства существования цвета; конфайнмент.
     
     
4. Несохранение СР- четности в стандартной модели. Механизм ГИМ.
   • Подавление меняющих странность нейтральных токов и открытие с- кварка;
   • Смешивание в кварковом секторе для трех и более поколений;
   • Матрица ККМ и переходы между ароматами.
     
     
5. Глубоконеупругое лептон-нуклонное рассеяние. Скейлинг и модель независимых партонов. Правила сумм.
   • Кинематика лептон-нуклонных процессов; Вычисление сечения: лептонный и адронный тензоры и структурные функции;
   • Симметрии взаимодействий и ограничения на вид структурных функций;
   • Глубоконеупругое рассеяние и скейлинг;
   • Модель независимых партонов: скейлинговые структурные функции и их связь с партонными распределениями;
   • Правила сумм и свойства партонов.
     
     
6. Квантовые теории калибровочных полей. Спонтанное нарушение симметрии: теорема Голдстоуна и механизм Хиггса.
   • Глобальные и локальные непрерывные группы симметрии динамики и калибровочные поля;
   • СНС для полевых систем с минимумом энергии при ненулевом значении поля, голдстоуновские бозоны;
   • Механизм Хиггса: подсчет степеней свободы, унитарная калибровка, приобретение масс калибровочными полями и фермионами, связь с перенормируемостью.
     
     
7. Электрослабое объединение: модель СВГ.
   • Подбор группы симметрии, размещения фермионов в неприводимых представлениях, скалярных полей;
   • Построения лагранжиана модели, анализ физического содержания; угол Вайнберга.
   • Связь констант лагранжиана с наблюдаемыми величинами, основные предсказания и экспериментальная проверка.
     
     
8. Квантовая хромодинамика. Эволюция эффективной константы связи (теоретическое описание и экспериментальные данные).
   • Лагранжиан модели. Перенормировка заряда и эволюция эффективной константы связи; уравнение ренормгруппы;
   • Абелевы и неабелевы терии: режимы асимптотической свободы и конфайнмента;
   • Распады тяжелых кваркониев и экспериментальное определение значений эффективной константы связи для разных энергий.
     
     
9. Пертурбативная КХД и логарифмические нарушения скейлинга. Вакуум КХД и конфайнмент.
   • Эволюция кварковых и глюонных распределений в КХД;
   • Уравнения Альтарелли-Паризи и логарифмические нарушения скейлинга.
     
     
10. Стандартная модель: структура, основные этапы построения, основные результаты, концептуальные, теоретические и эмпирические проблемы.
    • Логические, теоретические и эмпирические истоки СМ;
    • Успехи и неудачи в описании экспериментальных данных;
    • Концептуальные и «эстетические» проблемы СМ и основные возможные направления ее развития.
      
      
11. Динамическое нарушение симметрии и модели техницвета.
    • ДНС, связанное с выпадением конденсата фермионных пар;
    • Техницветовое взаимодействие и технифермионы как альтернатива СНС в СМ;
    • Схема «переключений» и «естественное» появление фермионных поколений; понятие о преонных моделях.
      
      
12. Концептуальные и эмпирические основания идеи великого объединения. Структура ТВО и их краткая характеристика. Проблема иерархий.
    • Схождение констант низкоэнергетических взаимодействий и идея ВО; предсказания для масштаба ВО и констант эффективного низкоэнергетического лагранжиана;
    • Реализация СНС в ТВО.
      
      
13. Минимальная SU(5)-ТВО. Несохранение барионного и лептонного чисел. Распад протона.
    • Подбор группы, структуры фермионного и скалярного секторов для минимальной ТВО; Двухэтапное СНС в минимальной ТВО;
    • Структура калибровочного сектора теории; дикварковыве и кварколептонные состояния калибровочных бозонов; процессы с нарушением законов сохранения В и L и распад протона; экспериментальные данные.
      
      
14. Топологически нетривиальные решения полевых уравнений и структура вакуума квантовых теорий. Монополь т’Офта-Полякова и ТВО.
    • Граничные условия для классических полевых уравнений в калибровочных теориях и их гомотопическая классификация; топологически нетривиальные вакуумные решения и связь их структуры с содержанием теории после квантования;
    • Модель кинка: топологические законы сохранения;
    • Модель Джорджи-Глэшоу и монополь т”Офта-Полякова;
    • Монополь Дирака и квантование заряда;
    • Монополи в ТВО и катализ протонного распада.
      
      
15. Инстантоны в КТП. Структура одноистантонного решения. «Смешанное» вакуумное состояние и законы физики.
    • Евклидовы теории поля и решения с конечным действием;
    • Связь евклидова режима в классической терии с поведением системы после квантования;
    • Уравнения (анти)самодуальности и инстантоны в неабелевых калибровочных теориях поля;
    • Туннельные переходы между неэквивалентными вакуумными состояниями и структура наблюдаемого мира.
      
      
16. КТП и дополнительные размерности: суперсимметричные теории и модели типа Калуцы-Клейна (общая характеристика). Размерная редукция.
    • Суперсимметрия: алгебраический подход и геометрическая реализация;
    • Суперпространства и суперполя; построение суперполевых лагранжианов и их «компонентная» интерпретация;
    • СНС в суперсимметричных теориях и супергравитация;
    • СуперТВО и калибровочная иерархия;
    • Суперперенормируемость; возможности построения конечных теорий;
    • Модель Калуцы-Клейна и ее обобщения на случай большего числа дополнительных измерений;
    • Размерная редукция и переход от простой к расширенной супергравитации.
      
      
17. Нелокальность и перенормирумость квантово-гравитационных теорий. Общая характеристика струнных моделей.
    • Анализ причин расходимостей в локальных теориях и мотивировка для перехода к нелокальным;
    • Теория струн: «уникальная» модель Грина-Шварца, гетеротическая модель Гросса-Харви и последующие модели;
    • Классификация «уникальных» моделей и схема дуальных связей между ними;
    • М-теория.
      
      
18. Нейтринная астрофизика. МСВ-резонанс и солнечные нейтрино. Нейтрино и вспышки сверхновых.
    • Элементарные частицы и процессы в звездах;
    • Стандартная модель Солнца и проблема дефицита нейтрино; нейтринные осцилляции и МСВ – резонанс;
    • Внесолнечные источники; СН1987 и данные по нейтринной вспышке;
    • Генерация нейтринной вспышки в ходе нейтронизации и остывания нейтронной звезды; Р-нечетные эффекты в астрономических масштабах.
      
      
19. Законы физики элементарных частиц и фазовые переходы в ранней Вселенной. Барионная асимметрия мира и СР-нарушение. Реликтовые нейтрино и темная масса.
    • Классическая космология: модели Фридмана, горячая Вселенная;
    • Проблемы классического сценария;
    • Поля, обеспечивающие СНС и фазовые переходы в ранней Вселенной;
    • Связь фундаментальной структуры материи с космологическими сценариями; космологическое тестирование; предсказания для наблюдаемого мира.
      
      
20. Квантовая космология. Модель стохастического продуцирования Вселенных. Структура вакуума и инфляционная стадия расширения.
    • Квантовые космологические сценарии: перестройка вакуума и инфляция;
    • Стохастическая космология;
    • Неоднозначность вариантов развития мира; «многоликая» Вселенная; антропный принцип;
    • «Истинная» физика и программа Теории Всего.