Standard model and beyond

Enseignants

Durieux Gauthier (supplée Maltoni Fabio); Maltoni Fabio;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

LPHYS2132. Avoir suivi LPHYS2131 constitue un atout.

Thèmes abordés

Le modèle standard (SM) de la physique des particules : les leptons, les quarks et les interactions électrofaibles et fortes. Symétries globales, de jauge et discrètes, réalisations explicites et cachées. Aspects perturbateurs et non perturbateurs. Approche efficace de la théorie des champs. Phénoménologie du SM chez les collisionneurs. Les problèmes ouverts du MS et la recherche d'une nouvelle physique.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	a.     (PHYS2M) AA1: 1.1, 1.2, 1.6 AA2: 2.3, 2.5 AA3: 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 AA6: 4.1 AA7: 7.2 AA8: 8.1, 8.2 b.    Acquis d'apprentissage spécifiques à l'unité d'enseignement Au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant.e sera capable de :   1.     décrire les principaux aspects de la phénoménologie des constituants élémentaires de la matière et de leurs interactions fondamentales ; 2.     maîtriser et présenter les concepts, les mécanismes et le formalisme à la base du modèle standard des interactions fondamentales ; 3.     appliquer le formalisme théorique aux cas d'intérêt en physique des hautes énergies et effectuer des calculs d'observables pertinents.

Contenu

1. Eléments du modèle standard de la physique des particules : leptons, quarks, interactions fondamentales.
2. L'idée d'invariance de jauge : les théories de jauge abélienne et non abélienne et leur quantification.
3. Symétries cachées : rupture spontanée de la symétrie des théories globales et de jauge, rupture spontanée d'un modèle sigma d'une symétrie non abélienne.
4. Les interactions électrofaibles des leptons : théorie de Fermi, courants chargés, courants neutres, théorie des leptons EW standard, mécanisme de génération de masse, boson de Higgs, mélange de neutrinos et masses, violation de CP.
5. Interactions électriques entre les quarks et la matrice CKM. Bosons à jauge électro-fente.
6. Interactions fortes à basse énergie : approches perturbatives et non perturbatives, symétrie chirale et expansion 1 / Nc, approche lagrangienne efficace et algèbre de courant, problème U(1)A et invariance T, le modèle quark et les hadrons.
7. Aspects perturbateurs des interactions fortes : lagrangien QCD, symétries et fonction bêta.
8. Phénoménologie du modèle standard chez les collisionneurs : annihilations électron-proton, interactions DIS, hadron-hadron.
9. Symétries du modèle standard : symétrie de garde, annulation des anomalies de jauge.
10. Au-delà du modèle standard : symétrie gauche-droite, extensions simples du modèle standard et théories de champs efficaces.

Méthodes d'enseignement

Cours magistraux.
Exercices et problèmes à résoudre.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen oral individuel avec une question (thème à choisir dans l’unité d’enseignement) préparée par l’étudiant.e et deux questions prises au hasard dans l’unité d’enseignement.

Bibliographie

Chris Quigg, “Gauge Theories of the Strong, Weak and Electromagnetic Interactions”, Princeton Press.
Peskin and Schroeder, “An introduction to quantum field theory”, Addison-Wesley.

Faculté ou entité
en charge

> PHYS