Dette emnet er nedlagt

FYS3510 - Subatomær fysikk med astrofysiske anvendelser

Timeplan, pensum og eksamensdato

Velg semester

Kort om emnet

  1. Grunnleggende begreper i høyenergi kjerne- og partikkelfysikk: symmetrier, partikkelutveksling, spredning, tverrsnitt, henfallsrater, relativistisk bevegelseslære og kvantetall.
  2. Leptoner, kvarker og hadroner. Den sterke vekselvirkningen: farge, kvantekromodynamikk (QCD). Bundne tilstander: mesoner og baryoner. Uelastisk spredning. Funksjoner for partonfordelingen. Svake vekselvirkninger og elektrosvak forening, ladde og nøytrale strømmer. Boson- og fermionmasser. Spontane symmetribrudd og Higgsmekanismen. Fargeoscillasjoner, CP- og T-brudd. Egenskapene til nøytrinoene. Standardmodellen for partikkelfysikk inkludert utvidelser. Sammenspleising av alle naturkreftene (Grand Unified Theories, GUT), supersymmetri, mørk materie, antimaterie.
  3. Fundamentale egenskaper ved nukleære vekselvirkninger. Stabiliteten til atomkjerner og kreftene som spiller inn. Ulike modeller for kjernefysikk. Radioaktivitet. Fisjon. Fusjon. Relativistiske kollisjoner med tunge ioner. Sterkt vekselvirkende materie. Kvark-gluon plasma

Hva lærer du?

Studentene får en introduksjon i moderne subatomær fysikk, med hovedvekt på elementærpartikkelfysikk. Den teoretiske bakgrunnen samt den eksperimentelle støtten for standardmodellen i partikkelfysikk, som beskriver de fundamentale partiklene (fermioner og bosoner) og vekselvirkningene mellom dem (formidlet av kraft(gauge)-bosoner). Fysikken i det tidlige univers vil også bli gjennomgått i korte trekk. Kurset forklarer hvordan kvarker bygger opp hadroner og hvordan kjernepartiklene bygger opp atomkjernene. Et sammendrag av de mest fundamentale egenskapene og fenomenologiske perspektivene ved atomkjerner og nukleære vekselvirkninger ved høye energier vil også bli gitt. Kurset gir et godt fundament for viderekommende kurs i eksperimentell og teoretisk partikkelfysikk og høyenergi kjernefysikk.

 

Etter endt kurs forventes det at studentene kan gjøre rede for:

  1. Grunnleggende konsepter i subatomær fysikk
    • Symmetrier og bevaringslover
    • Relativistisk bevegelseslære, Dirac-likningen
    • Kollisjoner, henfall og grunnleggende vekselvirkninger ved bruk av Feynmann-diagrammer
    • Egenskapene til elementære partikler, kvantetall: spinn, isospinn, elektrisk ladning og fargeladning
    • Leptoner, kvarker, kraft(gauge)-bosoner: fermioner og bosoner
  2. Standardmodellen for den elektrosvake og sterke vekselvirkning
    • Klassifiseringen av materiepartikler og kraftpartikler
    • Fundamentale vekselvikninger
      • Kvanteelektrodynamikken (QED) og fotonet
      • Den svake vekselvirkningen og den elektrosvake sammenslåingen: nøytrinoer, C (ladning), P (paritet) og T (tid), CP-brudd; Masse og farge oscillasjoner; Elektrosvake symmetribrudd og Higgsmekanismen
      • Kvantekromodynamikken (QCD), asymptotisk frihet og innesperring (confinement): fargede kvarker og gluoner; Hadroner: baryoner og mesoner.
  3. Nukleære vekselvirkninger og kollisjoner av tunge ioner ved høy energi
    • Atomkjerner, stabilitet og kjernekrefter
    • Atommodeller, nukleære vekselvirkninger, radioaktivitet og kjernefisjon
    • Kjernefusjon i astrofysikken
    • Faseoverganger; fasediagrammer for sterkt vekselvirkende materie
    • Kvark-gluon plasma: fenomenologi og eksperimentelle kjennetegn
  4. Åpne spørsmål og mulige svar
    • Forening av alle naturkreftene (Grand Unified Theory, GUT), supersymmetri, mørk materie og antimaterie
    • Det tidlige univers
    • Utsikter og muligheter ved The Large Hadron Collider (LHC) på CERN

 

Opptak og adgangsregulering

Studenter må hvert semester søke og få plass på undervisningen og melde seg til eksamen i Studentweb.

Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du søke opptak til våre studieprogrammer, eller søke om å bli enkeltemnestudent.

Forkunnskaper

Obligatoriske forkunnskaper

I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse må du dekke spesielle opptakskrav:

En av disse:

  • Matematikk R1
  • Matematikk (S1+S2)

Og en av disse:

  • Matematikk (R1+R2)
  • Fysikk (1+2)
  • Kjemi (1+2)
  • Biologi (1+2)
  • Informasjonsteknologi (1+2)
  • Geofag (1+2)
  • Teknologi og forskningslære (1+2)

De spesielle opptakskravene kan også dekkes med fag fra videregående opplæring før Kunnskapsløftet, eller på andre måter. Les mer om spesielle opptakskrav.

Anbefalte forkunnskaper

Vi anbefaler sterkt at studentene på forhånd har tatt emnene FYS-MEK1110 - Mekanikk, FYS1120 - Elektromagnetisme, FYS2130 - Svingninger og bølger, FYS2140 - Kvantefysikk, FYS2160 - Termodynamikk og statistisk fysikk og FYS3110 - Kvantemekanikk.

Overlappende emner

5 studiepoengs overlapp mot hhv. FYS270 og FYS280, som ble undervist for siste gang høsten 2003.

Undervisning

Emnet går over et helt semester med 4 timer undervisning per uke. Noen kollokvier vil bli organisert. Emnet vil inkludere obligatoriske oppgaver (ca 4 prosjektoppgaver).

Eksamen

Minst tre sett med obligatoriske innleveringsoppgaver. Normalt avsluttende muntlig eksamen på slutten av semesteret, men dersom det er flere enn 12 påmeldte studenter vil det bli skriftlig avsluttende eksamen.

Karakterskala

Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen.

Begrunnelse og klage

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Studenter som dokumenterer gyldig fravær fra ordinær eksamen, kan ta utsatt eksamen i starten av neste semester.

Det tilbys ikke ny eksamen til studenter som har trukket seg under ordinær eksamen, eller som ikke har bestått.

Tilrettelagt eksamen

Søknadskjema, krav og frist for tilrettelagt eksamen.

Evaluering av emnet

Vi gjennomfører fortløpende evaluering av emnet, og med jevne mellomrom ber vi studentene delta i en mer omfattende evaluering.

Periodisk emneevaluering:

- rapport fra vårsemesteret 2011

Fakta om emnet

Studiepoeng

10

Nivå

Bachelor

Undervisning

Hver vår

Emnet ble undervist siste gang våren 2017, men vil erstattes av et nytt emne våren 2018, FYS3500. 

Eksamen

Hver vår

Undervisningsspråk

Norsk (engelsk på forespørsel)