Disciplina Curricular
Tópicos Avançados de Física de Partículas e Matéria Escura TAFPME
Mestrado Bolonha em Física e Astrofísica - 1_MFA 2023/24
Peso
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
Métodos de ensino e 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.