Физика высоких энергий.

магистратура (36 часов)

1. Введение, структура курса. Новые результаты физики высоких энергий по материалам последней международной конференции ICHEP: новые результаты экспериментов и в теории, основные направления исследований.
2. Стандартная модель как единая теория фундаментальных взаимодействий. Параметры, история создания и экспериментальных подтверждений. Роль ускорителей в развитие представлений Стандартной модели. Электрослабая модель. Новый подход к описанию структуры протона.
3. Квантовая хромодинамика. Конфайнмент и асимптотическая свобода. Структурные функции протона. Методы расчета сечений. Лидирующий и последующие порядки расчета сечений.
4. Функции фрагментации кварков. Универсальность функций фрагментации. Измерения струй в соударениях протонов на БАК. Основные характеристики струй, инвариантные сечения рождения струй.
5. Методы расчетов и методы моделирования процессов физики высоких энергий. Генераторы событий общих процессов PYTHIA и HERWIG, специальные генераторы процессов.
6. Рождение пар векторных бозонов W и Z во взаимодействиях протонов на БАК. Дифференциальные сечения рождения. Лептонная инвариантность в распадах векторных бозонов. Регистрация тау-лептонов. Поляризация. Зарядовая асимметрия рождения векторных бозонов. Двухпартонные взаимодействия.
7. Характеристики рождения пар топ-кварков. Сечения рождения в разных каналах распадов. Измерения массы топ-кварка. Различие масс топ- и анти-топ-кварков. Измерение заряда топ-кварка. Эффекты поляризации.
8. Процессы одиночного рождения топ-кварков. Различие сечений рождения топ- и анти-топ-кварков. Открытие нового механизма рождения топ-кварков в эксперименте CMS в 2018г.
9. Новые результаты измерения бозона Хиггса Стандартной модели. Измерения массы. Разные механизмы рождения бозона Хиггса. Измерения новых каналов распада. Ограничения на ширину бозона Хиггса. Константы связи частиц с полем Хиггса.
10. Проблемы Стандартной модели. Потенциал Хиггса. Роль измерений масс бозона Хиггса, топ-кварка, W бозона в определении свойств физического вакуума. Перспективы измерения константы самодействия бозона Хиггса на БАК.
11. Теория суперсимметрии. Поиски эффектов суперсимметрии на коллайдерах. R-четность. Достигнутые ограничения на рождение суперсимметричных частиц. Поиск новых бозонов Хиггса, ожидаемых в суперсимметрии.
12. Модели расширения Стандартной модели, помимо суперсимметрии. Поиск лептокварков, малых черных дыр и других новых частиц. Поиск частиц тёмной материи на БАК.
13. Измерения адронов, имеющих в составе b и с кварков. Спектроскопия тяжелых адронов. Дифференциальные сечения рождения тяжелых адронов. Экспериментальные измерения редких распадов как проверка предсказаний Стандартной модели. Проверки универсальности лептонов в распадах тяжелых адронов. Косвенные методы наблюдения новой физики в распадах тяжелых адронов. Наблюдения новых состояний адронов: тетракварки, пентакварки.
14. Эффекты наблюдения кварк-глюонной плазмы в соударениях релятивистских тяжелых ионов. Эллиптические потоки частиц разной природы. Сечения рождения странных частиц в ядерных соударениях. Универсальность выхода странных частиц в зависимости от плотности заряженных частиц по псевдобыстроте в событиях. Рождение тяжелых барионов.
15. Фактор ядерной модификации для рождения частиц разной природы и струй в соударениях релятивистских тяжелых ядер как проявления образования кварк-глюонной плазмы. Состояния кварк-глюонной плазмы при высокой и низкой температуре в условиях высокой барионной плотности. Моделирование событий взаимодействий ядер.

Лектор: профессор Л.Н. Смирнова