CONOSCENZA E COMPRENSIONE Il corso si propone di far acquisire le conoscenze fondamentali e la capacità di comprensione del Modello Standard delle Particelle Elementari - la teoria che descrive i mattoni fondamentali della materia e le loro interazioni - e dei principi di rivelazione delle particelle. Ulteriore obiettivo è quello di offrire una conoscenza di base delle moderne tecniche di rivelazione ed analisi dei dati e del quadro fenomenologico attuale nei diversi settori della Fisica delle Particelle Elementari. CONOSCENZA E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE Lo svolgimento di esercizi, il laboratorio di informatica che fa parte del corso ( e che propone la ricostruzione- utilizzando dati veri raccolti all'acceleratore LHC - del bosone di Higgs attraverso i suoi prodotti di decadimento), l'eventuale discussione di risultati scientifici attuali e interessanti legati agli argomenti trattati nel corso, sono gli elementi che permettono allo studente di applicare le nozioni acquisite per la discussione e la risoluzione di problemi. Lo studente avrà quindi alla fine del corso la capacità di identificare gli elementi essenziali di un certo fenomeno, di descriverlo in termini di ordini di grandezza e di livello di approssimazione necessario, di applicare leggi e principi studiati a situazioni da studiare. AUTONOMIA DI GIUDIZIO Al termine del corso, lo studente deve dimostrare di non aver soltanto acquisito concetti e conoscenze, ma anche di aver sviluppato una propria capacità di giudizio, attraverso la scelta, alla fine del corso un argomento del quale si è particolarmente interessati. ABILITA' COMUNICATIVE La presentazione del report ha lo scopo di mettere alla prova e verificare la capacità dello studente di sintetizzare come richiesto (limite di tempoe utilizzo di slide) il report scritto, utilizzando in modo efficace e appropriato i concetti e le nozioni apprese durante il corso ed esprimendosi in un corretto linguaggio scientifico. CAPACITA' DI APPRENDIMENTO Con la prova finale, lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze, le abilità e le competenze previte nel presente syllabus. Saprà approfondire in modo autonomo gli argomenti trattati nel corso, anche tramite la consultazione di testi di bibliografia specifica.

Fondamenti di: - Quantomeccanica - Fisica Nuclear - Special Relativity - Interazione Radiazione-Materia

GLI STRUMENTI: 1.QCD (6 ore) - esperimenti di scattering elastico, inelastico e DIS - la struttura dei nucleoni - l’equazione di Altarelli-Parisi - ruolo delle PDFs - running αstrong - ricostruzione dei getti e fenomenologia delle collisioni pp / ppbar 2. Cenni di calorimetria (6 ore) - calorimetri elettromagnetici e adronici - calorimetri omogenei e a campionamento - compensazione - Vari tipi di calorimetri moderni - Ricostruzione dei getti - Fibre e guide di luce 3. Ricerca e scoperta dell’ultimo quark del MS: il quark top, e fisica all’ acceleratore Tevatron (6 ore) - L’acceleratore Tevatron e gli esperimenti CDF e D0 - canali di produzione e decadimento del quark top - misura di massa e sezione d’urto - altre misure al Tevatron 3. Ricerca e scoperta del bosone di Higgs (6 ore) - Canali di produzione e decadimento del bosone, principali caratteristiche delle analisi nei diversi canali (2 ore) - Esercitazione di laboratorio: computazione sull’ Higgs (4 ore) 4. LHC, acceleratore ed esperimenti (6 ore) - L’acceleratore LHC, caratteristiche e parametri - Come si misura la luminosità - Come si misura la sezione d’urto - Esperimenti all’ LHC: ATLAS, CMS, LHCb e ALICE. 5. Fisica del modello standard a LHC (6 ore) - Principali risultati ottenuti agli esperimenti LHC - Tensioni con le previsioni del Modello Standard - Il futuro a breve termine: HL-LHC - Oltre il Modello Standard? Perché? 6. Fisica BSM, modelli e ricerche (6 ore) - Le ricerche di Materia Oscura ai collisori - Supersimmetria e altre ipotesi 7. Acceleratori e Futuri Collisori (6 ore) - Evoluzione degli acceleratori - Funzionamento degli anelli collisori - Il Future Circular Collider: FCC-ee e FCC-hh - Il Muon collider

D. H. Perkins Introduction to High Energy Physics Cambridge, University Press, Cambridge • B.R. Martin and G. Shaw Particle Physics, WILEY 3rd Edition (2008) • M. Thomson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press (

GLI STRUMENTI: Raggi Cosmici: gli acceleratori naturali • Acceleratori: dal ciclotrone al protosincrotrone • Acceleratori per la fisica medica • I rivelatori in HEP: misure di impulso, energia, identificazione delle particelle (tracciatori, calorimetri, camere a muoni) LE MISURE: SEZIONI d’URTO, BRs, MASSA, LARGHEZZA • Misure di sezione d’ urto, Branching ratio, Risonanze (Breit-WIgner), Larghezza. * Ampiezza di scattering Coulombiano per una distribuzione estesa di cariche. Fattori di forma nucleari e loro misura. Urti elastici ed inelastici elettrone-nucleo.I fattori di forma dei nucleoni e loro misura. Generalizzazione del fattore di forma del nucleone nella zona time-like. . • Le diffusioni profondamente inelastiche. I fattori di forma . La variabile di Bjorken. L'invarianza di scala. Il modello a partoni di Feynmann. Le funzioni F1 e F2. Lo spin dei partoni. Le funzioni di struttura nel modello a quark. Quark di valenza e quark del mare. Misure di diffusione neutrino nucleone. Le funzioni di struttura neutrino-nucleone nel modello a quark. Carica elettrica dei quark * Collisioni adroniche * MISURE E SCOPERTE • - Evidenza per e+ e-→ qqbar. Scoperta della J/Psi. La J/Psi come stato c cbar. Gli spettri dl charmonio e del Bottonomio. Evidenza sperimentale per il colore. Evidenza dei getti • Il programma scientifico del collisionatore p pbar al CERN. Scoperta W e Z0. Fenomenologia delle correnti neutre. Studio del bosone W. La larghezza della Z0 ed il numero di famiglie. * Le misure di precisione al LEP • La scoperta del top al collisionatore protone-protone a Tevatron • La scoperta del bosone di Higgs all’ LHC (+ esercitazione su simulazione Monte Carlo per la ricostruzione di decadimenti di Higgs in due fotoni) • Oltre il Modello Standard: la ricerca delle particelle Supersimmetriche e di altra Nuova Fisica

Lezioni frontali, assegnazione di artcoli da leggere, discussione in classe, guida nella stesura di un articolo su un argomento a scelta alla fine del corso.Materia

Durante il corso vengono segnalate letture, articoli e conferenze relate agli argomenti trattati e che possono essere utili per eventuali approfondimenti.

Le prove d’esame possono svolgersi in lingua italiana o inglese, a scelta dello studente, Relazione finale scritta su un argomento scelto insieme al docente, che va presentata con slides. Durante la presentazione il docente pone anche domande sul programma svolto a lezione. La valutazione finale è fatta in base alla qualità della relazione, alla sua esposizione e al livello di conoscenza del materiale presentato durante il corso.