Dersin Adı İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Course Name Deneysel Parçacık Fiziği Experimental Particle Physics Kodu (Code) FIZ 639E Enstitü/ABD/Program (Institute/ Department/Program) Dersin Türü (Course Type) Yarıyılı (Semester) Bahar/Güz Fall/Spring Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Ders Türü (Course Type) 3.0 7.5 Doktora Ph.D. Fizik Mühendisliği (Physics Engineering) Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) İngilizce/Türkçe (English/Turkish) Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Yazdığınız çıktıların ölçülebilir olmasına dikkat ediniz. Parçacık fiziğindeki kuramların deneysel temellerinin inceleneceği bu derste, Parçacık Fiziğinin temel kavramları ele alındıktan sonra parçacık hızlandırıcıları ve detektör tekniklerine kısa bir giriş yapılacaktır. Derste çeşitli parçacıkların saptanması, Yeğni akımlarının saptanması ve CP simetrisinin kırınımı, QCD'nin deneysel yönü, derin elastik-olmayan saçılma, kuark- parton modeli, elektro-yeğni birleşmenin testi, çeşni simetrisinin ihlali, karışım ve Standart Model ötesi fizik araştırmalarının deneysel yönleri incelenecektir. This course is devoted to the experimental foundations of particle physics. After a review of the particle physics concepts, there will be a short introduction to the accelerators and detectors. Detection of various particles, weak currents, CP violation, experimental aspects of QCD, deep Inelastic scattering, quark-parton model, testing of electro-weak unification, flavor violation, mixing and experimental aspects of physics beyond Standard Model will be examined I. Temel parçacıkların ve etkileşimlerinin sınıflamalarını yapabilmek II. Parçacıkların nasıl saptandığını ve madde ile nasıl etkileşime girdiklerini anlamak III. Yeğni etkileşimlerin saptanmasını ve CP simetrinin bozunumunu kavramak IV. QCD' nin deneysel yönünü, derin inelastic saçılmayı ve parton modeli öğrenmek V. Standard Modelin ve ötesindeki modellerin deneysel incelemelerini anlamak I. Classify the fundamental particles by their possible interactions. II Explain how particles can be detected and their properties determined by exploiting their interactions with matter. III. Understand the detection of weak currents and CP violation IV. Learn the experimental aspects of QCD, deep Inelastic Scattering and Parton model V. Understand the experimental aspects and testing of the Standard Model and the models beyond SM Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenci; I. Parçacık Fiziğinin temel kavramlarını, temel parçacıkların etkileşimlerini II. Parçacık hızlandırıcılarını, parçacıkların madde ile etkileşimlerini, parçacık dedektörlerini III. Muon, pion ve acaipliğin keşfini, Karşı-baryonlar ve rezonansların saptanmasını, IV. Yeğni akımlarının saptanması ve CP simetrisinin kırınımı V. J/ψ, τau, ve tılsımlı kuarkının saptanmasını, QCD'nin deneysel yönünü VI. Derin elastik-olmayan saçılma, ve kuark- parton modeli VII. elektro-yeğni birleşmeyi, Standart Modelin testini ve çeşni simetrisinin ihlalini VIII. Karışım ve ağır kuark mezonlarında CP simetrisinin ihlali I. Standart Model ötesi fizik araştırmalarının deneysel yönlerini öğrenmiş olacaktır Students who pass the course will learn: I. The basic concepts of particle physics, Particle interactions II. Particle acceleration, Particle interactions with matter, particle detectors III. Discovery of muon, pion and strangeness, Discovery of antibaryons and resonances IV. Detection of weak currents and CP violation V. Discovery of the J/ψ, the τ, and Charm, Experimental studies of QCD VI. Deep Inelastic Scattering and QCD; Quark-Parton model, VII. Electro-weak unification, Testing the Standard Model and Flavor violation VIII Mixing and CP Violation in Heavy Quark Mesons I Experimental aspects of the searches for physics beyond Standard Model
Kaynaklar (References) En önemli 5 adedini belirtiniz Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları FORMAT IÇIN ÖRNEKLER VERILECEK 1. B.R. Martin and G. Shaw, Particle Physics, 3rd edition, J. Wiley & Sons, 2. R.Cahn,G. Goldhaber, "The Experimental Foundation of Particle Physics", Cambridge University Press,2009 3. Introduction to High energy Physics,4.ed.,D.H. Perkins, Addison Wesley,2000. Öğrencilerin dersi daha iyi öğrenmelerine yardım etmesi amacıyla dönem boyunca 7-8 tane haftalık ödev verilecek ve bunlar bir hafta sonra toplanacaktır. To help students learning and comprehending the course material better, 7 or 8 problem sets should be assigned throughout the semester, and their solutions should be returned back in the subsequent week. (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar PYTHIA VE COMPHEP UYGULAMALARI PYTHIA & COMPHEP APPLICATIONS (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Yıl İçi Sınavları Adedi* (Quantity) (Assessment Criteria) (Midterm Exams) Kısa Sınavlar Başarı değerlendirme sisteminde dersin çıktılarının olabildiğince kantitatif ölçülmesine olanak (Quizzes) Ödevler (Homework) sağlayan ölçme yöntemleri Projeler kullanılmalıdır. (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) 2 % 40 (40 %) 7 % 20 (20 %) 1 % 40 (40 %)
DERS PLANI Hafta Konular 1 Giriş: Parçacık Fiziğinin temel kavramları I 2 Temel parçacıkların etkileşimleri: elektromanyetik, güçlü ve yeğni (yüklü ve yüksüz akımlar) I etkileşimler 3 Parçacık hızlandırıcıları, parçacık üretimi, hızlandırıcı teknikleri II 4 Parçacık saptama teknikleri, parçacıkların madde ile etkileşimleri, parçacık dedektörleri II 5 Muon, pion ve acaipliğin keşfi III 6 Karşı-baryonlar ve rezonansların saptanması III 7 Yeğni akımlarının saptanması ve CP simetrisinin kırınımı IV 8 J/ψ, τau, ve tılsımlı kuarkının saptanması V 9 QCD'nin deneysel yönü: Kuarklar, gluonlar ve jetler V,VI 10 Derin elastik-olmayan saçılma, ve kuark- parton modeli VI 11 Yüksüz akımlardan Zayıf vektör bozonlarına; elektro-yeğni birleşme VII 12 Standart Modelin testi ve çeşni simetrisinin ihlali I,VII 13 Karışım ve ağır kuark mezonlarında CP simetrisinin ihlali VIII 14 Standart Model ötesi fizik araştırmalarının deneysel yönleri I Dersin Çıktıları COURSE PLAN Weeks Topics 1 Introduction: The basic concepts of particle physics I 2 Particle interactions, The electromagnetic interaction, The strong interaction, The weak I interactions (charged and neutral current) 3 Particle acceleration, Particle production, An overview of accelerator techniques II 4 Particle detection techniques, Particle interactions with matter, particle detectors II 5 Discovery of muon, pion and strangeness III 6 Discovery of antibaryons and resonances III 7 Detection of weak currents and CP violation IV 8 discovery of the J/ψ, the τ, and Charm V 9 Quarks, Gluons, and Jets; Experimental studies of QCD V,VI 10 Deep Inelastic Scattering and QCD; Quark-Parton model, VI 11 From Neutral Currents to Weak Vector Bosons and Electro-weak unification VII 12 Testing the Standard Model and Flavor violation I,VII 13 Mixing and CP Violation in Heavy Quark Mesons VIII 14 Searches for physics beyond Standard Model I Course Outcomes
Dersin Fizik Mühendisliği Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i. Yüksek lisans yeterliliklerine dayalı olarak, alanındaki güncel ve ileri düzeydeki bilgileri özgün düşünce ve/veya araştırma ile uzmanlık düzeyinde geliştirebilme, derinleştirebilme ve alanına yenilik getirecek özgün tanımlara ulaşabilme (bilgi). ii. iii. iv. Alanının ilişkili olduğu disiplinlerarası etkileşimi kavrayabilme; yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşabilme (bilgi). Alanındaki yeni bilgileri sistematik bir yaklaşımla değerlendirebilme ve kullanabilme (beceri). Alanına yenilik getiren, yeni bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulama geliştirebilme ya da bilinen bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulamayı farklı bir alana uygulayabilme, özgün bir konuyu araştırabilme, kavrayabilme tasarlayabilme, uyarlayabilme ve uygulayabilme (beceri). v. Yeni ve karmaşık düşüncelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapabilme (beceri). vi. vii. viii ix. Alanı ile ilgili çalışmalarda araştırma yöntemlerini kullanabilmede üst düzey beceriler kazanmış olma (beceri). Alanına yenilik getiren, yeni bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulama geliştiren ya da bilinen bir düşünce, yöntem, tasarım ve/veya uygulamayı farklı bir alana uygulayan özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirerek alanındaki ilerlemeye katkıda bulunabilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). Alanı ile ilgili en az birer adet bilimsel makaleyi ulusal ve uluslararası hakemli dergilerde yayınlayarak veya özgün bir yapıt üreterek ya da yorumlayarak alanındaki bilginin sınırlarını genişletebilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). Özgün ve disiplinlerarası sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik yapabilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). x. Yaratıcı ve eleştirel düşünme, sorun çözme ve karar verme gibi üst düzey zihinsel süreçleri kullanarak alanı ile ilgili yeni düşünce ve yöntemler geliştirebilme (Öğrenme Yetkinliği). xi. xii. xiii. xiv xv xvi. Sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısıyla inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmeye yönelik eylemleri yönetebilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Uluslararası platformlarda, uzman kişiler ile alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişim kurabilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü C1 Genel Düzeyi nde kullanarak ileri düzeyde yazılı, sözlü ve görsel iletişim kurabilme ve tartışabilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Alanındaki bilimsel, teknolojik sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtarak, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunabilme (Alana Özgü Yetkinlik). Alanı ile ilgili karşılaşılan sorunların çözümünde stratejik karar verme süreçlerini kullanarak işlevsel etkileşim kurabilme (Alana Özgü Yetkinlik). Alanı ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne katkıda bulunabilme ve bu değerlerin gelişimini destekleyebilme (Alana Özgü Yetkinlik). Katkı Seviyesi 1 2 3 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam
Relationship between the Course and Physics Engineering Curriculum Program Outcomes i. Developing and intensifying the current and high-level knowledge in the area with the use of original thinking and/or research processes and in a specialistic level, based upon the competency in M.S. level (knowledge). ii. iii. iv. Grasping the inter-disciplinary interaction related to one s area; reaching original results by using the specialistic knowledge in analyzing, synthesizing and evaluating new and complex ideas (knowledge). The ability to evaluate and use new information in the area with a systematical approach (skill). Developing a new idea, method, design and/or application which brings about innovation in the area; or, applying a conventional idea, method, design and/or application to a different environment; researching, grasping, designing and applying an original subject (skill). v. The ability to critically analyze, synthesize and evaluate the new and complex ideas (skill). vi. vii. viii ix. Acquiring the most developed skills about using the research methods in studies in the related area (skill). Contributing to the progress in the area by independently carrying out a study which uses a new idea, method, design and/or application which brings about innovation in the area; or, applying a conventional idea, method, design and/or application to a different environment (Competence to work independently and take responsibility). Expanding the limits of knowledge in the area by publishing at least one scientific article in an international peer reviewed journal and/or creating or interpreting an original work (Competence to work independently and take responsibility). Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the original and inter-disciplinary problems (Competence to work independently and take responsibility). x. Developing area-related new ideas and methods by making use of high level intellectual processes such as creative and critical thinking, problem solving and decision making (Learning Competence). xi. xii. xiii. xiv xv xvi. Ability to see and develop social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to direct the actions to change these when necessary. (Communication and Social Competency). The ability to establish effective communication with experts in the international environments to discuss the area-related subjects and to defend original opinions, showing one s competency in the area (Communication and Social Competency). Proficiency in a foreign language at least European Language Portfolio C1 Level- and establishing written, oral and visual communication and developing argumentation skills with that language (Communication and Social Competency). Contributing to the society s state and progress towards being an information society by announcing and promoting the technological, scientific and social developments in one s area (Area Specific Competency). Ability to establish effective communication in the solving of the problems faced in the area, by using the strategic decision making processes (Area Specific Competency). Contributing to the solution of area-related social, scientific, cultural and ethical problems and promoting the development of these values (Area Specific Competency). Level of Contribution 1 2 3 1: Little, 2. Partial, 3. Full
Düzenleyen (Prepared by) Kerem Cankoçak Tarih (Date) 27.01.2011 İmza (Signature)