Στοιχειώδη Σωμάτια και Κοσμολογία

Tίτλος του μαθήματος

Στοιχειώδη Σωμάτια και Αστροσωματιδιακή Φυσική και Κοσμολογία

Κωδικός αριθμός μαθήματος

ΕLTP17

Τύπος του μαθήματος

Επιλογής

Επίπεδο του μαθήματος

Μεταπτυχιακό

Έτος σπουδών

1^ο

Εξάμηνο

Δεύτερο (Εαρινό)

Πιστωτικές μονάδες ECTS

7

Όνομα του διδάσκοντος

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να

1 . Παρουσιάσει την υποκείμενη φυσική και τις σημαντικότερες μεθόδους χρησιμοποιώντας μια ποικιλία εξοπλισμού τεχνολογίας αιχμής στον τομέα των φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων και της κοσμολογίας.
2. Εφαρμόσει, συνδυάζει και να επεκτείνει τις αρχές λειτουργίας των διαφόρων πειραματικών προσεγγίσεων για την επίλυση των υφιστάμενων προβλημάτων στη φυσική, αλλά και σε άλλους κλάδους.
3. Κατανοεί εργαστηριακά πειράματα που βασίζονται κυρίως σε επιταχυντές και κάποια τμήματά τους, όπως και άλλα που αξιοποιούν τις διάφορες συνιστώσες της κοσμικής ακτινοβολίας ( πειράματα χωρίς επιταχυντές).
4. Αναγνωρίσει τα κίνητρα πίσω από τις συνεχιζόμενες εργασίες στον τομέα των στοιχειωδών σωματιδίων και την κοσμολογία.

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες

1.Δυνατότητα να επιδείξει γνώση και κατανόηση των βασικών γεγονότων, εννοιών, αρχών και των βασικών θεωριών που σχετίζονται με τα ευρέως χρησιμοποιούμενα στοιχεία (software και hardware) στην πειραματική σωματιδιακή φυσική και στη κοσμολογία
2. Ικανότητα εφαρμογής αυτών των γνώσεων και της κατανόησης για την επίλυση των εκκρεμών ζητημάτων στη φυσική (ή και αλλού).
3. Δυνατότητα να υιοθετήσει και να εφαρμόσει τη νέα μεθοδολογία για την επίλυση των προβλημάτων στη φυσική γενικότερα.
4. Προώθηση των δεξιοτήτων που απαιτούνται για την επαγγελματική του καριέρα.
5. Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλους στα ένδο-επιστημονικά ή δια-επιστημονικά προβλήματα.
6. Εισαχθεί στην πρώτη γραμμή της (νέας) φυσικής από την ακραία μικρή κλίμακα των στοιχειωδών σωματιδίων στις ακραία μεγάλες κλίμακες στη φύση όπως του Σύμπαντος .

Προαπαιτήσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Όμως, η σωστή κατανόηση του μαθήματος προυποθέτει γνώση του μαθήματος Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (το οποίο με τη σειρά του χρειάζεται ένα βασικό υπόβαθρο στην Σύγχρονη Φυσική).

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Αρχές λειτουργίας ανιχνευτών Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων
Ηλεκτρομαγνητικό και αδρονικό καλορίμετρο. Ταυτοποίηση σωματιδίων. Εργαλεία προσομοίωσης.

Αρχές λειτουργίας επιταχυντών Στοιχειωδών Σωματιδίων
Γραμμικοί και κυκλικοί επιταχυντές / colliders . Συγκρουόμενες δέσμες (LHC). Βασικές ιδιότητες. Όρια λειτουργίας (απόδοσης ).

Πειράματα Φυσικής Υψηλών Ενεργειών
Σταθερός στόχος. Collider.

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων χωρίς επιταχυντές
Φάσμα Κοσμικής ακτινοβολίας. Τεχνικές ανίχνευσης.

Κοσμολογία

Εισαγωγή στις ακτινοβολίες υποβάθρου
CMB / Φαινόμενο Sunyaev-Zeldovich, Νετρίνα, Βαρυτικά κύματα, axions, κ.ά.

Υπόγεια πειράματα
Άμεση αναζήτηση στοιχειωδών σωματιδίων σκοτεινής ύλης και κοσμικών νετρίνων Υψηλών Ενεργειών.

Διατάξεις ανιχνευτών καταιονισμού.
Ανίχνευση κοσμικής ακτινοβολίας. Ανιχνευτές στο διάστημα. Ραδιοκύματα, ακτίνες Χ, ακτίνες γάμμα, ακτινοβολία Υψηλών Ενεργειών.

Ασυμμετρία Ύλης - Αντιύλης στο σύμπαν
Πειράματα στο εργαστήριο και στο διάστημα.

Αναπάντητα Ερωτήματα – Νέα Φυσική

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1. D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics (2000) &Particle Astrophysics, Oxford University Press (2009).
2. C. Grupen, Astroparticle Physics (2005)
3. L. Bergstrom, A. Goobar, Cosmology and Particle Astrophysics (2006)
4. K. Ζιούτας, Σημειώσεις
5. Α. Λιόλιος, Κοσμική Ακτινοβολία, Τμήμα εκδόσεων Α.Π.Θ. (2005)

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Οι παραδόσεις θα γίνονται με τον κλασσικό τρόπο, αλλά θα γίνεται και χρήση διαφανειών ή/και παρουσιάσεις με powerpoint. Το ίδιο ισχύει και για τις παρουσιάσεις των φοιτητών.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

1) Παράδοση μιας εργασίας και δημόσια παρουσίαση της εργασίας (30% του τελικού βαθμού, υπολογίζεται μόνον όταν στην τελική εξέταση ο φοιτητής εξασφαλίσει βαθμό 5)

2) Γραπτή εξέταση (70% του τελικού βαθμού)

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.

Tίτλος του μαθήματος	Στοιχειώδη Σωμάτια και Αστροσωματιδιακή Φυσική και Κοσμολογία
Κωδικός αριθμός μαθήματος	ΕLTP17
Τύπος του μαθήματος	Επιλογής
Επίπεδο του μαθήματος	Μεταπτυχιακό
Έτος σπουδών	1^ο
Εξάμηνο	Δεύτερο (Εαρινό)
Πιστωτικές μονάδες ECTS	7
Όνομα του διδάσκοντος
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να 1 . Παρουσιάσει την υποκείμενη φυσική και τις σημαντικότερες μεθόδους χρησιμοποιώντας μια ποικιλία εξοπλισμού τεχνολογίας αιχμής στον τομέα των φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων και της κοσμολογίας. 2. Εφαρμόσει, συνδυάζει και να επεκτείνει τις αρχές λειτουργίας των διαφόρων πειραματικών προσεγγίσεων για την επίλυση των υφιστάμενων προβλημάτων στη φυσική, αλλά και σε άλλους κλάδους. 3. Κατανοεί εργαστηριακά πειράματα που βασίζονται κυρίως σε επιταχυντές και κάποια τμήματά τους, όπως και άλλα που αξιοποιούν τις διάφορες συνιστώσες της κοσμικής ακτινοβολίας ( πειράματα χωρίς επιταχυντές). 4. Αναγνωρίσει τα κίνητρα πίσω από τις συνεχιζόμενες εργασίες στον τομέα των στοιχειωδών σωματιδίων και την κοσμολογία.
Δεξιότητες	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες 1.Δυνατότητα να επιδείξει γνώση και κατανόηση των βασικών γεγονότων, εννοιών, αρχών και των βασικών θεωριών που σχετίζονται με τα ευρέως χρησιμοποιούμενα στοιχεία (software και hardware) στην πειραματική σωματιδιακή φυσική και στη κοσμολογία 2. Ικανότητα εφαρμογής αυτών των γνώσεων και της κατανόησης για την επίλυση των εκκρεμών ζητημάτων στη φυσική (ή και αλλού). 3. Δυνατότητα να υιοθετήσει και να εφαρμόσει τη νέα μεθοδολογία για την επίλυση των προβλημάτων στη φυσική γενικότερα. 4. Προώθηση των δεξιοτήτων που απαιτούνται για την επαγγελματική του καριέρα. 5. Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλους στα ένδο-επιστημονικά ή δια-επιστημονικά προβλήματα. 6. Εισαχθεί στην πρώτη γραμμή της (νέας) φυσικής από την ακραία μικρή κλίμακα των στοιχειωδών σωματιδίων στις ακραία μεγάλες κλίμακες στη φύση όπως του Σύμπαντος .
Προαπαιτήσεις	Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Όμως, η σωστή κατανόηση του μαθήματος προυποθέτει γνώση του μαθήματος Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (το οποίο με τη σειρά του χρειάζεται ένα βασικό υπόβαθρο στην Σύγχρονη Φυσική).
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος	Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Αρχές λειτουργίας ανιχνευτών Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων Ηλεκτρομαγνητικό και αδρονικό καλορίμετρο. Ταυτοποίηση σωματιδίων. Εργαλεία προσομοίωσης. Αρχές λειτουργίας επιταχυντών Στοιχειωδών Σωματιδίων Γραμμικοί και κυκλικοί επιταχυντές / colliders . Συγκρουόμενες δέσμες (LHC). Βασικές ιδιότητες. Όρια λειτουργίας (απόδοσης ). Πειράματα Φυσικής Υψηλών Ενεργειών Σταθερός στόχος. Collider. Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων χωρίς επιταχυντές Φάσμα Κοσμικής ακτινοβολίας. Τεχνικές ανίχνευσης. Κοσμολογία Εισαγωγή στις ακτινοβολίες υποβάθρου CMB / Φαινόμενο Sunyaev-Zeldovich, Νετρίνα, Βαρυτικά κύματα, axions, κ.ά. Υπόγεια πειράματα Άμεση αναζήτηση στοιχειωδών σωματιδίων σκοτεινής ύλης και κοσμικών νετρίνων Υψηλών Ενεργειών. Διατάξεις ανιχνευτών καταιονισμού. Ανίχνευση κοσμικής ακτινοβολίας. Ανιχνευτές στο διάστημα. Ραδιοκύματα, ακτίνες Χ, ακτίνες γάμμα, ακτινοβολία Υψηλών Ενεργειών. Ασυμμετρία Ύλης - Αντιύλης στο σύμπαν Πειράματα στο εργαστήριο και στο διάστημα. Αναπάντητα Ερωτήματα – Νέα Φυσική
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη	1. D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics (2000) &Particle Astrophysics, Oxford University Press (2009). 2. C. Grupen, Astroparticle Physics (2005) 3. L. Bergstrom, A. Goobar, Cosmology and Particle Astrophysics (2006) 4. K. Ζιούτας, Σημειώσεις 5. Α. Λιόλιος, Κοσμική Ακτινοβολία, Τμήμα εκδόσεων Α.Π.Θ. (2005)
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι	Οι παραδόσεις θα γίνονται με τον κλασσικό τρόπο, αλλά θα γίνεται και χρήση διαφανειών ή/και παρουσιάσεις με powerpoint. Το ίδιο ισχύει και για τις παρουσιάσεις των φοιτητών.
Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης	1) Παράδοση μιας εργασίας και δημόσια παρουσίαση της εργασίας (30% του τελικού βαθμού, υπολογίζεται μόνον όταν στην τελική εξέταση ο φοιτητής εξασφαλίσει βαθμό 5) 2) Γραπτή εξέταση (70% του τελικού βαθμού)
Γλώσσα διδασκαλίας	Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.