Plano de Estudos

Tópicos Avançados de Física de Partículas e Matéria Escura TAFPME

Contextos

ECTS

6.0 (para cálculo da média)

Objectivos

O objectivo desta Unidade Curricular é abordar conceitos avançados de Física de Partículas, aprofundando conteúdos leccionados na UC de Física de Partículas e abordando outros não tratados nessa UC. Os alunos terão uma formação teórica avançada sobre extensões do Modelo Padrão de elevado interesse experimental, que estão neste momento a serem testados no LHC, em experiências de física de neutrinos, detectores de matéria escura e em observações astronómicas. Os alunos ficarão capazes de abordar artigos de investigação avançados e começarem a poder formular eles próprios modelos alternativos de física de partículas e matéria escura.

Programa

1. Teorias de gauge não-abelianas. 2. Unificação electrofraca e o Modelo Padrão. 3. Mecanismo de Higgs. Lagrangeano de Yukawa e matriz CKM. 4. O bosão de Higgs, suas interacções, produção e decaimentos. 5. Violação de CP no Modelo Padrão. Oscilações dos mesões K e B. Violação de CP forte. 6.- Extensões do sector escalar: modelos de com dois ou três dubletos; com um tripleto escalar; com singletos escalares. 7. Extensões do sector fermiónico: geração de massa de neutrinos; quarks adicionais. 8. Extensões do sector de gauge: modelos com simetrias U(1)' ou SU(5). Unificação de gauge. 9. Como construir um modelo de Matéria Escura; o paradigma WIMP; WIMP escalar, vectorial e fermiónico. 10. Testes de modelos de Matéria Escura 10.1 Densidade térmica primodial: equação de Boltzmann equation, produção de matéria escura via “Freeze-out” e “Freeze-in”. 10.2 Detecção directa de Matéria Escura. 10.3 Detecção indirecta de Matéria Escura. 10.4 Produção e detecção de Matéria Escura em aceleradores

Método de Avaliação

A UC funciona com aulas teóricas para apresentação dos conceitos, e aulas teórico-práticas de discussão sobre os temas leccionados e exercícios feitos pelos alunos em casa. A avaliação baseia-se em três componentes: a) Um artigo (A1) elaborado por cada aluno sobre uma extensão do SM e sua apresentação oral (15%). b) Um artigo (A2) elaborado por cada aluno sobre Matéria Escura e sua apresentação oral (15%). c) Exame (E) final escrito sobre todo o programa (70%). A avaliação final resulta da média ponderada das componentes (0.15*A1 + 0.15*A2 + 0.7*E). Um mínimo de 10 é necessário para obter aprovação da UC. Um mínimo de 8 é necessário em cada componente individual.

Carga Horária

Bibliografia

Principal

• Yet Another Introduction to Dark Matter: The Particle Physics Approach: Martin Bauer, Tilman Plehn 2016
• The anatomy of electroweak symmetry breaking – I and II: A. Djouadi 2007
• CP Violation: G.C. Branco, L. Lavoura, J.P. Silva 1999
• Introduction to Gauge Field Theory: D. Bailin and A, Love 1993
• Quarks and Leptons: F. Halzen and A. Martin 1991

Secundária

Disciplinas de Execução

2026/2027 - 2 Semestre