Corso di laurea magistrale in Fisica

L'insegnamento si propone di fornire una introduzione alla Meccanica Quantistica Relativistica ed alla Teoria di Campo per la componente studentesca che non seguirà una serie di insegnamenti dedicati a questi stessi argomenti nel Corso di Laurea Magistrale. Gli obiettivi formativi includono la comprensione dell'origine dello spin e delle anti-particelle, la derivazione della forma dell'interazione elettromagnetica tra particelle e il raggiungimento di una conoscenza sufficiente per comprendere le basi della fisica delle particelle ad alte energie.

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine di questo insegnamento si dovrà possedere una buona conoscenza di:
- Meccanica quantistica relativistica
- Teoria di campo quantistica
- Principio di gauge per interazioni fondamentali
- Elettrodinamica quantistica

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine di questo insegnamento si dovrà saper:
- descrivere a livello fondamentale un modello con interazioni elettromagnetiche, attraverso il formalismo lagrangiano e hamiltoniano, e con le relative equazioni del moto;
- descrivere i fermioni attraverso spinori;
- ricavare le regole di Feynman per tradurre una rappresentazione diagrammatica di un processo fisico in elementi di calcolo;
- calcolare sezioni d'urto al primo ordine perturbativo per processi elettromagnetici.

Autonomia di giudizio

Questo insegnamento fornirà le basi per essere in grado di impostare la descrizione di processi elettromagnetici a livello fondamentale e di formulare una valutazione sull'ammissibilità di termini di interazione e cinetici presenti in un modello di fisica fondamentale.

Abilità comunicative

Al termine di questo insegnamento si dovrà sapere:
- descrivere la fisica delle interezioni elettromagnetiche a livello fondamentale;
- utilizzare il linguaggio matematico della teoria dei campi quantistica.

Capacità di apprendimento

Questo insegnamento permetterà di sviluppare le capacità di studio autonomo su problemi di fisica fondamentale e di valutazione critica dei fondamenti fisici di possibili modelli.

Gli argomenti principali riguardano:

• richiami di meccanica quantistica, relatività ristretta ed elettromagnetismo
• le equazioni relativistiche delle onde: equazione di Klein-Gordon ed equazione di Dirac
• il principio di gauge in meccanica quantistica
• il formalismo di Lagrange-Hamilton per i campi classici ed in teoria quantistica dei campi
• le lagrangiane ed i campi per particelle scalari, fermioni e fotoni
• le interazioni elettromagnetiche in teoria quantistica dei campi
• la sezione d'urto
• le regole di Feynman per la Quanto Elettro Dinamica (QED)
• esempi di calcolo di sezioni d'urto al prim'ordine perturbativo.

L'insegnamento si svolge tramite lezioni frontali tradizionali (48 ore) ed è totalmente in presenza (fatta salva la possibilità di seguirlo da remoto se così previsto dall'Ateneo).

Esame orale finale.  Verrà richiesto di discutere gli argomenti visti a lezioni partendo dal calcolo di una sezione d'urto per processi fisici con interazioni elettromagnetiche.

Nessuna.

Dispense del docente, disponibili nella sezione "materiale didattico".

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Gli/le studenti/esse con DSA o disabilità, sono pregati di prendere visione delle modalità di supporto (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disabilita) e di accoglienza (https://www.unito.it/accoglienza-studenti-con-disabilita-e-dsa) di Ateneo, ed in particolare delle procedure necessarie per il supporto in sede d’esame (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-e-studentesse-con-disturbi-specifici-di-apprendimento-dsa/supporto)