Inleiding in de elementaire (astro) deeltjesfysica

Introduction to Elementary (astro) Particle Physics

Studiewijzer 2023/2024

Globale inhoud

Dit college beoogt een natuurkundig overzicht te geven van de elementaire bouwstenen van de natuur en hun onderlinge wisselwerkingen. We beginnen het college met de beschrijving van de atoomkern met de kernkrachten die de protonen en neutronen bij elkaar houden vervolgens bespreken wij het Standaard Model met quarks, leptonen en het Higgs boson. Het college eindigt met een discussie van de tekortkomingen van de huidige modellen waarbij neutrino oscillaties en zaken als donkere materie aan bod zullen komen.

Dit vak levert een toepassing van de relativiteitstheorie en quantummechanica en geeft een mooi overzicht van de wondere wereld van het allerkleinste: wat proberen we te leren bij grote deeltjesversnellers en wat kunnen we leren over de structuur van de materie en het heelal door te kijken naar deeltjes die vanuit het heelal de aarde bereiken? Gedurende het college proberen we ook de experimentele technieken (deeltjesversnellers en detectivetechnieken) als hun toepassingen de revue te laten passeren (kernenergie, kernfusie, bestraling, detectie en imaging in ziekenhuizen etc.). Met dit overzicht van de stand van zaken in de deeltjesfysica en de astro-deeltjesfysica krijg je als student een kijkje in de keuken van deze vakgebieden. Het vak is bedoeld als algemene introductie en is toegankelijk voor alle natuurkunde studenten. Een goed vervolgvak voor de geïnteresseerde student is ‘The Standard Model of Elementary Particles‘.

Studiemateriaal

Literatuur

• A. Das en T. Ferbel, 'Introduction to Nuclear and Particle Physics'.

Leerdoelen

• Overzicht van de elementaifre deeltjes en hun wisselwerking.
• Toepassen van speciale relativiteitstheorie berekeningen op problemen uit de subatomaire fysica.
• Afleiden van Rutherford verstrooiing en werkzame doorsnedes.
• Interpreteren van nucleaire modellen en het berekenen van simpele vervalssnelheden
• Kennen en beschrijven van de verschillende vormen van radioactiviteit.
• Beschrijven van de sterke, zwakke en electromagnetische interacties, hun relatieve sterkte en krachtdragers.
• (Her)kennen van symmetrieën in de natuurkunde en beschrijven van schending van pariteit in de zwakke wisselwerking.
• Toepassen van iso-spin en lepton getal behoud in subatomaire interacties.
• Beschrijven van de werking van deeltjesversnellers en detectoren.
• Beschrijven hoe Feynman diagrammen en hun relatie tot deeltjesfysicaproblemen.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege

Hoor- en werkcollege.

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer.
• Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt voor de vakken in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht. In geval van persoonlijke omstandigheden, zoals in OER-A Artikel A-6.4 omschreven, wordt in overleg met de studieadviseur een afwijkend studieplan gemaakt.

Toetsing

Deelname aan de tussentoets is niet verplicht. Als de student aan de tussentoets meedoet dan telt het voor 1/3 mee en alleen als het cijfer hoger is dan dat van het tentamen zelf.

Inzage toetsing

De datum, het tijdstip en de locatie van het inzagemoment staan in het rooster in DataNose.

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: http://student.uva.nl

Weekplanning

Aanvullende informatie

Aanbevolen voorkennis: eerstejaars vakken natuurkunde (met name speciale relativiteitstheorie en quantummechanica).

Het boek van auteurs Das & Ferbel is niet verplicht, wel aanbevolen.

Contactinformatie

Coördinator

• prof. dr. M.P. Decowski

Docenten

• prof. dr. M.P. Decowski