Descriptif

Advanced Particle Physics

Lecturer : Pascal Paganini ; Tutorials : Guillaume Falmagne (Matthieu Licciardi up to 2018) 

This course focuses on developing the knowledge acquired with the course of Physique des particules élémentaires (PHY554). It is compulsory for M1 students of the joint master EP/ETH of High Energy Physics (HEP) and recommended to polytechnicians wishing to pursue with the M2-HEP at ETH.

The aim of the course is to allow students to have a good knowledge of the standard model of particle physics, describing the elementary particles and their interactions, without neglecting the experimental aspects supporting this model.

The following topics are therefore addressed :

- Reminders of relativistic kinematics: particle decay rate, cross section, phase space.

- From wave functions to Quantum field: Schrödinger, Klein-Gordon, Dirac, Maxwell equations and their solutions. Some elements on the quantification of the corresponding fields.

- Overview of quantum electrodynamics (QED): introduction to a gauge theory, graphs and Feynman rules, calculation of simple processes, measurement of the abnormal magnetic moment of the electron.

- From hadrons to partons: electron-proton scattering experiments, the parton model.

- Quantum chromodynamics (QCD): strong isospin, SU (3) color symmetry, quark model, asymptotic freedom.

- weak interaction and electroweak model: neutral and charged currents, mixing angles, CKM matrix, discovery of the CP symmetry violation, SU (2) xU (1) gauge symmetry, simple processes computation at tree order.

- The standard model: spontaneous symmetry breaking, Higgs mechanism, final Lagrangian.

- The saga of the discovery of the famous Higgs boson.

Course taught in English (unless the audience is French speaking)

Credits ECTS : 5

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Advanced Particle Physics

Enseignant : Pascal Paganini ; Petites Classes : Guillaume Falmagne (Matthieu Licciardi jusqu'en 2018) 

Ce cours constitue un approfondissement du cours de Physique des particules élémentaires (PHY554). Il est obligatoire aux étudiants de M1 du Master joint EP/ETH "High energy physics" (HEP) et recommandé aux polytechniciens souhaitant poursuivre un M2-HEP à l’ETH.

L’objectif du cours est de permettre aux étudiants d’avoir une bonne connaissance du modèle standard de la physique des particules, décrivant les particules élémentaires et leurs interactions, sans négliger pour autant les aspects expérimentaux étayant ce modèle.

Les thèmes suivants sont donc abordés : 
- Rappels de cinématique relativiste: désintégration de particules, section efficace, espace de phase. 
- Des fonctions d’onde aux champs quantiques : équations de Schrödinger, Klein-Gordon, Dirac, Maxwell et leurs solutions. Quelques éléments sur la quantification des champs correspondants.
- Aperçu de l’électrodynamique quantique (QED): introduction à une théorie de jauge, graphes et règles de Feynman, calcul de processus simples, mesure du moment magnétique anormal de l'électron.
- Des hadrons aux partons : expériences de diffusions électron-proton, le modèle des partons.
- La chromodynamique quantique (QCD) : isospin fort, symétrie SU(3) de couleur, modèle des quarks, liberté asymptotique.
- Interaction faible et modèle électrofaible : courants neutres et chargés, angles de mélange, matrice CKM, mise en évidence de la violation de la symétrie CP, la symétrie de jauge SU(2)xU(1), calcul de processus simples à l’ordre des arbres.
- Le modèle standard : brisure de symétrie spontanée, mécanisme de Higgs, lagrangien final.
- La saga de la découverte du fameux boson de Higgs.

Cours dispensé en anglais (sauf si l’auditoire est francophone)

Niveau requis : 
PHY554 - Physique des Particules élémentaires
PHY551- Champs relativistes et leur quantification

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 5