ELETTRODINAMICA QUANTISTICA

ELETTRODINAMICA QUANTISTICA

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iten
Codice
104541
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA (LM-17) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
FIS/02
SEDE
GENOVA (FISICA)
periodo
2° Semestre

PRESENTAZIONE

Questo insegnamento si concentra sull’elettrodinamica quantistica (QED) studiandone le proprietà fondamentali ed evidenziando analogie e differenze con le teorie di campo che descrivono le interazioni fondamentali del Modello Standard, quali la QCD e la teoria elettro-debole.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

In questo insegnamento si studiano le correzioni radiative in teoria di campo, cioè lo strumento teorico grazie al quale possiamo arrivare ad una comprensione quantitative della fisica delle alte energie.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

In particolare, gli obiettivi formativi di questo insegnamento sono:
* presentare le basi e gli strumenti dell’approccio perturbativo alle teorie quantistiche di campo;
* introdurre la rinormalizzazione in teoria di campo;
* fornire agli studenti le conoscenze e le abilità necessarie per calcolare diagrammi di Feynman con loop;
* introdurre il concetto di fisica di precisione attraverso lo studio della QED ad un loop;
* fornire agli studenti conoscenze e competenze di calcolo simbolico applicato ai calcoli perturbativi, utilizzando il software mathematica.

PREREQUISITI

Fondamenti di teoria quantistica dei campi, forniti dall'insegnamento Fisica Teorica

Modalità didattiche

Lezioni frontali alla lavagna corredate di esempi ed esercizi. Per alcune presentazioni verranno utilizzate anche slides.

 

PROGRAMMA/CONTENUTO

  1. Richiami e complementi di teoria delle perturbazioni covarianti.  Diagrammi di Feynman. Formalismo LSZ. 
  2. L’elettrodinamica come teoria di gauge. Esempio di scattering in QED nell’approssimazione tree-level. Identità di Ward-Takahashi.
  3. Introduzione alla rinormalizzazione. Integrali di loop e loro regolarizzazione. S
  4. Correzioni radiative in QED a 1 loop: correzione al propagatore fermionico. Correzioni al vertice e g-2. Polarizzazione del vuoto.
  5. Teoria delle perturbazioni rinormalizzata. Schemi di rinormalizzazione. Costante di accoppiamento running. Esempio di scattering in QED nell’approssimazione next-to-leading order. 
  6. La regione infrarossa: fotoni soffici.
  7. Applicazioni fenomenologiche: il decadimento dell’Higgs in due fotoni. Cenni alle teorie di gauge non-Abeliane del Modello Standard.

Durante il corso verrà introdotto l'utilizzo di programmi di calcolo simbolico (mathematica) per valutare i diagrammi di Feynman.

 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

-M. Schwartz: “Quantum Field Theory and the Standard Model”
-M. Maggiore: “A modern introduction to Quantum Field Theory”
-S. Weinberg: “The Quantum Theory of Fields Vol 1”
-M. Peskin and D. Schroeder: “An Introduction to Quantum Field Theory”
-T. Muta “Foundations Of Quantum Chromodynamics: An Introduction To Perturbative Methods In Gauge Theories”

 

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: su appuntamento previo contatto e-mail.  Simone Marzani Dipartimento di Fisica, via Dodecaneso 33, 16146 Genova piano 7, studio 710 telefono 010 353 6412 e-mail: simone.marzani@ge.infn.it, simone.marzani@unige.it

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni frontali alla lavagna corredate di esempi ed esercizi. Per alcune presentazioni verranno utilizzate anche slides.

 

ESAMI

Modalità d'esame

Prova orale con domande sul programma svolto.

 

Modalità di accertamento

L’esame orale, della durata di circa 40 minuti, consiste nell'esposizione di uno argomento trattato durante le lezioni ed in alcune domande volte a verificare la conoscenza e la comprensione degli argomenti affrontati. Durante lo svolgimento delle lezioni, verranno inoltre suggeriti agli studenti alcuni esercizi e problemi allo scopo di favorire l’autovalutazione in itinere.