Тема 1.Введение и исторический обзор

• Стандартная модель элементарных частиц и ее проблемы.
• Ускорительные и неускорительные методы исследований в физике элементарных частиц.
• Основные экспериментальные центры.
• Ознакомление с кварковым составом различных адронов, решение задач на сохранение ароматов кварков в сильных взаимодействиях и на сохранение лептонного заряда в слабых взаимодействиях

Тема 2. Заряженные летоны.

• Открытие и основные свойства.
• Масса, время жизни и относительные вероятности распада тау-лептона.
• Проверка гипотезы лептонной универсальности.
• Практическая работа с использованием персональных компьютеров (ноутбуков).
• Анализ небольшого образца данных эксперимента Belle
• Ознакомление с методом восстановления частиц на примере распада D-мезона на заряженные каон и пион.
• Определение параметров сигнала при помощи фитирования.

Тема 3.Дискретные симметрии – С, Р, Т, СР, и СРТ

• Нарушение С и Р инвариантности.
• Пример восстановления каскадных распадов.
• Методы улучшения разрешения инвариантной массы.
• Пример восстановления распадов с нейтральными частицами в конечном состоянии.
• Пример полного восстановления события.

Тема 4. Спектроскопия чармония.

• Обнаружение J/ψ-частицы.
• Основные состояния и их квантовые числа.
• Основные моды распада.
• Восстановление трехчастичного распада, знакомство с диаграммой Далица, ее свойствами
• Амплитуда резонанса.
• Вывод формулы связи между временем жизни и шириной резонанса.
• Обнаружение Х(3872) и других тяжелых состояний чармония, поиск экзотических состояний
• Поиски пентакварка.
• Вывод формулы для P-четности системы фермион-антифермион.
• Решение задач на сохранение P-четности.

Тема 5.Обнаружение ϒ-мезонов и их спектроскопия.

• Основные состояния и их квантовые числа.
• Основные моды распада.
• Обнаружение экзотических Zb-частиц и их свойства.
• Вывод формулы для С-четности системы фермион-антифермион.
• Решение задач на сохранение С-четности.

Тема 6. Обнаружение очарованных частиц.

• Свойства D-мезонов
• Времена жизни и относительные вероятности распада.
• Отклонения от спектаторной модели.
• ГИМ-механизм.
• Решение задач на сохранение изотопического спина в сильном взаимодействии.
• Знакомство с таблицами Клебша-Гордана.
• Изотопические соотношения для ширин распадов.
• Спектроскопия очарованных мезонов и их основные свойства.
• Обнаружение первых возбужденных состояний очарованных барионов.
• Решение задач на изотопические соотношения между сечениями реакций.
• Связь между изоспином и С-четностью системы двух заряженных пионов.

Тема 7. Обнаружение прелестных частиц и их основные моды распада.

• Осцилляции В-мезонов.
• СКМ-матрица.
• Связь между изоспином и С-четностью системы двух заряженных пионов.
• Связь между изоспином и спином для очарованных барионов.

Тема 8.Обнаружение t-кварка, W- и Z-бозонов.

• Cвойства t-кварка, W- и Z-бозонов.
• Изотопическая инвариантность.
• Систематика легких адронов
• СР-инвариантность и ее нарушение.

Тема 9. Нейтрино.

• Обнаружение электронного нейтрино, обнаружение мюонного и тау нейтрино.
• Бета-распад.
• Измерение массы нейтрино.
• Измерение массы мюонного и тау-нейтрино
• Измерение поляризации заряженных лептонов в бета-распаде и определение спиральности нейтрино.
• Определение спиральности тау-нейтрино.
• Двойной бета распад.
• Определение природы нейтрино
• Вычисление величины выделяемой энергии в различных типах двойного бета-распада.

Тема 10 Осцилляции нейтрино

• Вывод формулы для случая двух сортов нейтрино.
• Экспериментальное обнаружение осцилляций нейтрино от различных источников: солнечные, реакторные, атмосферные и ускорительные нейтрино.
• оценки разницы масс нейтрино в различных экспериментах.

Тема 11 Свойства Бозона Хиггса.

• Механизмы рождения и распадов бозона Хиггса.
• Экспериментальное обнаружение бозона Хиггса.
• Роль бозона Хиггса в Стандартной Модели.

Основная литература

• Л. Б. Окунь «α β γ …Z» Элементарное введение в физику элементарных частиц, Москва «Наука» 1985.
• Л. Б. Окунь, Лептоны и кварки, Москва, Наука (1990).
• Particle Data Group 2012 (и более поздние издания), reviews, mathematical tools, chapters: “Mesons”, “Quarks”, “Leptons”,”Gauge and Higgs bosons”.
• Труды школ физики ИТЭФ 2007-2016гг

Дополнительная литература

• С. В. Семенов, Физика очарованных адронов, УФН т.169, №.9 937 (1999).
• Г.В. Пахлова, П.Н. Пахлов, С.И. Эйдельман, Экзотический чармоний, УФН т. 180 225 (2010).
• А.Е. Бондарь, П.Н. Пахлов, А.О. Полуэктов, Наблюдение СР-нарушение в распадах В-мезонов, УФН т. 177 697 (2007).
• М.В.Данилов УФН, т.168, №6, с.631, (1988) « Поиск нарушения СР-инвариантности в распадах В-мезонов»

Вопросы для подготовки к зачету

1. Р-четность частиц и систем частиц.
2. Открытие π-мезонов и странных частиц. Изототопическая инвариантность и изомультиплеты
3. Показать, почему удобнее искать 2β-0ν-распад по сравнению с2β+0ν распадом для одного и того же изотопа.
4. С-четность частиц. С-четность позитрония.
5. Открытие J/ψ-мезона. Спектроскопия -состояний
6. Теоретическое открытие нейтрино
7. Открытие ϒ-мезона. Спектроскопия -состояний
8. Экспериментальное доказательство существования нейтрино.
9. Частицы с открытым чармом и спектроскопия с – анти-u cистемы (S- и P- уровни)
10. Доказательство несохранения четности в слабых взаимодействиях
11. Распады очарованных частиц. Угол Кабибо. Различие во временах жизни очарованных частиц
12. Экспериментальное определение спиральности нейтрино
13. Открытие В-мезона. Измерение времени жизни и массы.
14. Кинематический метод определения массы электронного нейтрино
15. Матрица CKM. Определение элементов Vcb
    из распадов В-мезона
16. 2β2ν-распад. Методы детектирования.
17. Матрица CKM. Определение элементов Vub из распадов В-мезона.
18. 2β0ν-распад и масса нейтрино. Методы детектирования
19. Осцилляции нейтральных В-мезонов. Определение элемента Vtd
20. Осцилляции нейтринных состояний. Связь явления с массой нейтрино
21. Открытие t-кварка. Основные его распады смешивания 2-х состояний.
22. Открытие μ и τ-лептонов. Измерение массы τ. Проверка e-μ-τ универсальности в лептонных распадах.
23. Наблюдение осцилляций солнечных нейтрино.
24. Основные моды распадов τ-лептона. Относительная вероятность
    лептонных распадов
25. Наблюдение осцилляций атмосферных нейтрино
26. Поиски экзотических адронов. Свойства Х(3872) – кандидата в молекулярное состояние
27. Наблюдение осцилляций нейтрино от реакторов
28. Поиски экзотических адронов. Свойства Zb-части.
29. Процессы рождения очарованных частиц
30. Обнаружение СР-нарушения в распадах В- мезонов
31. Т-четность, СРТ-четность
32. Наблюдение осцилляций нейтрино от ускорителей
33. Спектроскопия с-анти-d cистемы (S- и P- уровни)
34. Изотопическая инвариантность и систематика легких адронов.
35. Обнаружение W- и Z-бозонов.
36. ГИМ- механизм
37. Спектроскопия с-анти-s cистемы (S- и P- уровни)
38. Свойства бозона Хиггса