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Física de Altas Energías

Código: 103947
Créditos: 6
2026/2027
Titulación Tipo Curso
Física OP 4

Profesor/a de contacto

Nombre :
Alex Pomarol Clotet
Correo electrónico :
alex.pomarol@uab.cat

Idiomas de los grupos

Puede consultar esta información al final del documento.

Prerrequisitos

Es muy recomendable haber seguido los cursos de Introducción a la Física Nuclear y de Partículas, Mecánica Cuántica, Mecánica Teórica y Sistemas No Lineales, y Electrodinámica y Radiación de Sincrotrón, Métodos Matemáticos Avanzados, y seguir, en paralelo, el curso de Mecánica Cuántica Avanzada.

Objetivos

El objetivo principal de este curso es ofrecer una introducción a la física de partículas moderna, comenzando por cómo se definen las partículas y las interacciones, y utilizando este marco para describir las interacciones electromagnética, fuerte y débil, hasta culminar en la formulación del Modelo Estándar de las partículas elementales

Resultados de aprendizaje

  1. Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
  2. Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
  3. Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
  4. Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
  5. Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
  6. Aplicar la invariancia gauge para la determinación de los lagrangianos de las interacciones electro-débiles y de la cromodinámica cuántica.
  7. Obtener amplitudes de transición de procesos electro-débiles y fuertes sencillos utilizando las reglas de Feynman.
  8. Calcular secciones eficaces de procesos electro-débiles y fuertes sencillos.
  9. Establecer las bases para la formulación completa de las teorías cuánticas de campos abelianas y no abelianas.
  10. Formular las bases para las técnicas de detección de partículas elementales.
  11. Analizar las aproximaciones a nivel árbol de procesos electro-débiles y fuertes sencillos.
  12. Analizar los límites de alta y baja energía de procesos electro-débiles y fuertes sencillos.
  13. Utilizar las reglas de Feynman en procesos fuertes y electro-débiles sencillos.
  14. Estructurar y desarrollar, a partir de un estado inicial y final concretos, la estrategia y el cálculo de la sección eficaz de un proceso fuerte o electro-débil.
  15. Identificar situaciones que necesitan un cambio o mejora.
  16. Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l`àmbit de coneixement propi.
  17. Utilizar el teorema de Noether en teorías cuánticas de campos

Contenidos

HIGH-ENERGY PHYSICS (PARTICLE PHYSICS)


- Motivation: (Book 1 and 2 of bibliography)

- The need for relativistic quantum mechanics

- Natural units & scales in physics


- Symmetries: (Book 2,3,4 and 5)

- Review of group theory

- Spacetime symmetries: Lorentz & Poincare group

- Massive and massless particle representations

- Global symmetries


- Elementary particles: (Book 2,3,4 and 5)

- Definition of particle & multi-particle states

- From particles to fields

- Building theories for particle interactions


- Elementary Processes: (Book 3,6 and 7)

- S-matrix & scattering amplitudes

- Cross-section and decay width

- Perturbation theory


- Quantum ElectroDynamics (QED): (Book 2,3, 6 and 8)

- From massive to massless spin-1 interactions and need for symmetries

- Gauge theories

- Electrons & positrons, and their interactions with photons

- Basic QED physical processes


- Strong Interactions: (Book 2, 4 and 8)

- Hadrons and their approximate symmetries

- Quark model

- Non-abelian gauge theories

- Quantum ChromoDynamics (QCD)

- Quark confinement & physical implications


- Weak Interactions: (Book 2, 4 and 8)

- Experimental evidences of neutrinos

- Fermi Theory of charged currents

- Neutral currents

- W and Z boson and the electro-weak theory

- The Higgs mechanism & the Higgs particle


- Standard Model of elementary particles:

- Particle content


- Main problems in particle physics:

- Dark Matter, Quantum Gravity, unification of forces,…

Actividades formativas y Metodología

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Estudio de los fundamentos teóricos 60 2,4 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
Lecciones teóricas 33 1,32 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
Ejercicios 16 0,64 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16
Ejercicios 29 1,16 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16

Lecciones teóricas y ejercicios.

Trabajo en clase y en casa.

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.

Evaluación

Actividades de evaluación continuada

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Examen 2a parte 70% 3 0,12 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17
Examen 1a parte 20% 3 0,12 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17
Examen de recuperación 90% 3 0,12 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17
Trabajo en casa 10% 3 0,12 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17

La evaluación se realizará mediante dos exámenes y algunos ejercicios para hacer en casa

Bibliografía

Bibliography:


1) “The anthropic cosmological principle”, J.D. BARROW and F.J. TIPLER, OXFORD UNIVERSITY PRESS, 1986)

2) ‎”Concepts of Elementary Particle Physics, M. Pekin, Oxford University Press, 2019

3) “Fundamentals of Quantum Field Theory”, R. Luty and T. Cohen, pdf version on the campus virtual

4) "Gauge theory of elementary particle physics\", T.-P. CHENG and L.-F. LI, CLARENDON PRES (OXFORD)

5) “Quantum Field Theory”, L.H. Ryder, Cambridge University Press 1996

6) "Quantum Field Theory and the Standard Model\", MATTHEW D. SCHWARTZ, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS

7)”Introduction to quantum field theory\", M.E. Peskin and D.V. Schroeder, ISBN 0-201-50397-2

8) “QUARKS AND LEPTONS: An Introductory Course in Modern Particle Physics”, F. Halzen and A. D. Martin, JOHN WILEY &SONS




Software

Es recomendable utilizar Mathematica Student Edition.

Grupos e idiomas de la asignatura

La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura

Tipo de docencia Grupo Idioma Semestre Turno
(TE) Teoría 1 Inglés segundo cuatrimestre manaña-mixto
(PAUL) Prácticas de aula 1 Inglés segundo cuatrimestre tarde