PAP332 Introduction to Particle Physics I

1. Course title

Johdatus hiukkasfysiikkaan I
Introduktion till partikelfysiken I
Introduction to Particle Physics I

2. Course code

PAP332

Aikaisemmat leikkaavat opintojaksot 53230 Johdatus hiukkasfysiikkaan I, 5 op.

3. Course status: compulsory

-Which degree programme is responsible for the course?
Master’s Programme in Particle Physics and Astrophysical Sciences

-Which module does the course belong to?
PAP300 Advanced Studies in Particle Physics and Astrophysical Sciences (compulsory for Study Track in Particle Physics and Cosmology)

-Is the course available to students from other degree programmes?
Yes

4. Course level (first-, second-, third-cycle/EQF levels 6, 7 and 8)

Master’s level, degree programmes in medicine, dentistry and veterinary medicine = secondcycle
degree/EQF level 7

-Does the course belong to basic, intermediate or advanced studies (cf. Government Decree
on University Degrees)?
Advanced studies.

5. Recommended time/stage of studies for completion

- 3. opintovuosi: edeltävät kurssisuoritukset: kvanttimekaniikka I, elektrodynamiikka I, analyyttinen mekaniikka I, lineaarialgebra I, modernin fysiikan alkeet/aineen rakenne, erikoinen suhteellisuusteoria I

6. Term/teaching period when the course will be offered

kurssi on luennoitu keväällä 2017 (periodi I), on kyseenalaista, josko kannattaa luennoida saman lukuvuoden aikana uudestaan

jos kyllä, periodi I syksyllä

7. Scope of the course in credits

5 cr

8. Teacher coordinating the course

Risto Orava

9. Course learning outcomes

-          hiukkasfysiikan perusteet ja terminologia

-          hiukkasfysiikan ongelmaratkaisun lähtökohdat

-          hiukkasfysiikan koejärjestelmien perusteet ja suunnittelukriteerit

-          relativistisen hiukkaskinematiikan perusteet

-          standardimallin perusteet

-          diracin yhtälö

-          hiukkasfysiikan symmteriaperiaatteet ja säilymislait

10. Course completion methods

- lähiopetus: luennot ja laskuharjoitukset, ei läsnäolopakkoa

- demonstraatiot: ilmaisindemonstraatiot ilmaisinlaboratoriossa

11. Prerequisites

edeltävät kurssisuoritukset: matemaattiset apuneuvot II, kvanttimekaniikka I, elektrodynamiikka I, analyyttinen mekaniikka I, lineaarialgebra I, modernin fysiikan alkeet/aineen rakenne, erikoinen suhteellisuusteoria I

12. Recommended optional studies

suositellaan: matemaattiset apuneuvot III, kvanttimekaniikka II, soveltuvat matematiikan kurssit

13. Course content

Formal Course Outline (5 ECTS)

• Underlying concepts
• Decay rates and cross sections
• The Dirac equation
• Interaction by particle exchange
• Electron-positron annihilation
• Electron-proton elastic scattering
• Deep inelastic scattering
• Symmetries and the quark model

1. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus: http://www.courses.physics.helsinki.fi/fys/ipp/

14. Recommended and required literature

Literature

• M. Thomson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press 2013. – pakollinen kurssikirja
• F. Halzen, A.D. Martin, Quarks and Leptons , John Wiley & Sons 1984.
• D. Griffiths, Introduction to elementary particles, John Wiley & Sons 1987.
• M. Peskin, D. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory, Westview Press 1995.
• I. Aitchison, A. Hey, Gauge Theories in Particle Physics, Taylor & Francis 2004.
• A. Seiden, Particle Physics: A Comprehensive Introduction, Addison-Wesley 2004.
• O. Nachtmann, Elementary Particle Physics, Springer-Verlag 1990.

Web Resources

• Particle Data Group (PDG), The Review of Particle Physics
• High Energy Physics - Experiment - Phenomenology - Theory, arXiv.org

CERN summer student lectures, Introductory lectures

15. Activities and teaching methods in support of learning

Laskuharjoitukset, hiukkasfysiikan laboratoriotyöt

16. Assessment practices and criteria, grading scale

Grading is from 1 to 5. Exercises are 30% of the total grade. There is an oral final exam at the end of the course.

17. Teaching language

• English