М2.В.ОД.1_Современные проблемы ФЭЧ (новое окно)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Современные проблемы физики элементарных частиц
Направление подготовки 011200.68 Физика
ОП – Теоретическая физика
Форма подготовки - очная/
Школа естественных наук ДВФУ
Кафедра теоретической и экспериментальной физики
курс 1 семестр 1
лекции 17 (час.)
практические занятия 17 час.
лабораторные работы _ час.
всего часов аудиторной нагрузки _ (час.)
самостоятельная работа 38 (час.)
контрольные работы (количество)
зачет _ семестр
экзамен 1 семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (приказ Минобрнауки от 18 ноября
2009 № 637).
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры теоретической и экспериментальной физики «26» июня
2012 г., протокол №17
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Белоконь В.И.
Составитель к.ф.-м.н., доцент Чубов Ю.В.
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 2 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
В.И. Белоконь
(И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
В.И. Белоконь
(И.О. Фамилия)
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 3 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
АННОТАЦИЯ
Рабочая программа
дисциплины «Современные проблемы физики
элементарных частиц» для студентов, обучающихся по направлению
магистерской подготовки 011200.68 – Физика по образовательной программе
«Теоретическая
федерального
физика»
составлен
государственного
в
соответствии
образовательного
с
требованиями
стандарта
высшего
профессионального образования третьего поколения.
Дисциплина «Современные проблемы физики элементарных частиц»
входит в вариативную часть профессионального цикла.
Преподавание
дисциплины
связано
с
другими
курсами
государственного образовательного стандарта: «Специальный физический
практикум», «Методы квантовой теории поля», «Дополнительные главы
квантовой механики», «Современные проблемы физики».
Цель - ознакомление студентов с основными достижениями и
существующими проблемами современной физики элементарных частиц.
Задачи:
1. знание студентами современного подхода к описанию строения
элементарных частиц и взаимодействий между ними, основных проблем
физики элементарных частиц и космологии, науки об эволюции Вселенной,
без подробного и строгого изложения используемого математического
аппарата;
2. выработка умения у студентов применять полученные знания для
анализа современного состояния научных и прикладных исследований в
области физики и оценивать степень их соответствия существующим
моделям и представлениям;
3. развитие навыков простейших теоретических оценок;
4. выработка
умения
ориентироваться
в
активно
меняющихся
представлениях физики элементарных частиц и смежных с ней областях,
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 4 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
создание базы для последующего более углубленного изучения явлений
субъядерной физики.
Дисциплина направлена на формирование следующих компетенций
выпускника:
 ОК-1 – способность демонстрировать углубленные знания в области
математики и естественных наук;
 ОК-5 – способность порождать новые идеи;
 ОК-7 – способность адаптироваться к изменению научного и научнопроизводственного профиля своей профессиональной деятельности, к
изменению социокультурных и социальных условий деятельности;
 ОК-10 – способность использовать базовые знания и навыки
управления
информацией
для
решения
исследовательских
профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной
безопасности, в том числе защиты государственной тайны;
 ПК-1 – способность свободно владеть фундаментальными разделами
физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в
соответствии со своей магистерской программой);
 ПК-2 – способность использовать знания современных проблем
физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской
деятельности;
 ПК-5
–
способность
использовать
свободное
владение
профессионально-профилированными знаниями в области информационных
технологий, современных компьютерных сетей, программных продуктов и
ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том
числе находящихся за пределами профильной подготовки;
 ПК-6
–
способность
свободно
владеть
разделами
физики,
необходимыми для решения научно-инновационных задач (в соответствии с
профилем подготовки);
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 5 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
 ПК-7 – способность свободно владеть профессиональными знаниями
для анализа и синтеза физической информации ( в соответствии с профилем
подготовки);
 ПК-8
–
способность
проводить
свою
профессиональную
деятельность с учетом социальных, этических и природоохранных аспектов;
 ПК-9 – способность организовать и планировать физические
исследования;
 ПК-10 – способность организовать работу коллектива для решения
профессиональных задач.
I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Раздел I. Современная теория строения и взаимодействия
элементарных частиц. – 8 часов
Тема 1. Современная классификация элементарных частиц. –
2часа
Исторический экскурс. Методы исследования в физике элементарных
частиц. Эксперименты в физике элементарных частиц. Таблицы свойств
частиц. Фермионы и бозоны. Основные квантовые числа элементарных
частиц. Времена жизни элементарных частиц. Античастицы. Переносчики
взаимодействий. Лептоны. Кварки. Адроны и мезоны.
Тема 2. Статус и параметры стандартной модели. – 3 часа
Основные компоненты стандартной модели. Стандартная модель
с
точки
зрения
эксперимента.
Большой
адронный
коллайдер.
Экспериментальная проверка стандартной модели. Современный статус
стандартной
модели.
Экспериментальные
указания
на
неполноту
стандартной модели и возможности расширения.
Тема 3. Электрослабое нарушение и бозон Хиггса. – 3 часа
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 6 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
Экспериментальные указания на существование бозона Хиггса.
Свойства бозона Хиггса. Роль симметрии в физике микромира. Особенности
слабых взаимодействий. Спонтанное нарушение симметрии стандартной
модели.
Проблема
энергетических
масштабов
стандартной
модели.
Калибровочная пустыня. Иерархия фермионных масс.
Раздел II. Космология и физика элементарных частиц. – 9
часов
Тема 4. Указания на новую физику из космологии и астрофизики. –
3 часа
Происхождение крупномасштабной структуры Вселенной. Барионная
асимметрия
Вселенной.
Темная
материя.
Свидетельства
в
пользу
существования темной материи. Методы поиска частиц темной материи.
Диаграмма Хаббла. Ускоренное расширение Вселенной. Понятие «темная
энергия» и его природа. Плоскостность Вселенной и баланс энергий.
Тема 5. Массы нейтрино и осцилляции. – 3 часа
Открытие нейтрино. Эксперименты по обнаружению нейтрино. Типы
нейтрино. Источники нейтрино. Особенности детектирования. Проблема
солнечных
нейтрино.
Экспериментальные
свидетельства
в
пользу
осцилляций нейтрино.
Тема 6. Теория великого объединения. – 3 часа
Теория струн и ее разновидности. Связь между различными теориями
струн. Современное развитие теории струн и нерешенные вопросы.
II.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КУРСА
Семинарские занятия. – 17 часов
Занятие 1. Нейтринные осцилляции. – 1 час
Занятие 2. Стандартная модель. – 1 час
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 7 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
Занятие 3. Барионная асимметрия вселенной. – 1 час
Занятие 4. Тёмная материя. – 1 час
Занятие 5. Расширение вселенной с ускорением. – 1 час
Занятие 6. Проблема калибровочной иерархии. – 1 час
Занятие 7. Природа конфайнмента. – 1 час
Занятие 8. Ассиметрия материи и антиматерии. – 1 час
Занятие 9. Происхождение массы. – 1 час
Занятие 10. Большой взрыв. – 1 час
Занятие 11. Взр Практическое з ывы сверхновых. – 1 час
Занятие 12. Минимальная суперсимметричная стандартная модель. – 1
час
Занятие 13. Теория струн. – 1 час
Занятие 14. Квантовый эффект холла. – 1 час
Занятие 15. Теория всего. – 1 час
Занятие 16. Физика большого адронного коллайдера. – 1 час
Занятие 17. Тепловая смерть вселенной. – 1 час
III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Вопросы к экзамену
1. Локальность
2. Квантовая теория интерференции на двух щелях
3. Корпускулярио-волновой дуализм для одиночных фотонов
4. Эксперимент Пфлигора-Менделя
5. Принцип неопределенности
6. Соотношение неопределенностей энергия-время
7. Сжатый свет и обнаружение гравитационных волн
8. Квантовые неразрушающие измерения
9. Принцип дополнительности
10. Принцип дополнительности и информация
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 8 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
11.
Принцип
дополнительности
как
следствие
принципа
неопределенности
12. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена
13. Теорема Белла-Кохена-Спекера и контекстуальность
14. Теории скрытых параметров
15. Теорема Белла
16. Проверка неравенств Белла
17. Нелокальная теория скрытых параметров Бома
18. Парадоксальность ЭПР-корреляций
19. Нарушает ли квантовая нелокальность постулат теории
относительности
20. Теорема Гринбергера-Хорна-Цайлингера
21. Парадокс Шредингеровского кота
22. Суперпозиция и смешивание состояний
23. Почему квантовое поведение не наблюдается в макроскопическом
мире?
24. Декогеренция
25. Наблюдение декогеренции
26.
Наблюдение
макроскопического
квантового
поведения
лаборатории
27. Проблема измерений
28. Активный характер процесса измерения в квантовой механике
29. Попытки решить проблему измерений
IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Курсовые работы не предусмотрены рабочим учебным планом.
в
Разработчик:
Чубов Ю.В.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Современные проблемы физики элементарных частиц»
Идентификационный номер:
Контрольный экземпляр находится на кафедре
Лист 9 из 9
М2.В.ОД.1
теоретической и экспериментальной физики
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Емельянов В.М. Стандартная модель и ее расширения. 2007 г. http://www.ph4s.ru/books/oto/standart_model.rar
2. Кузнецов С.И. Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика.
Физика элементарных частиц: учебное пособие. 2-е изд., перераб., дополн. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. - 154 с. http://window.edu.ru/resource/209/75209
3. Строковский Е.А. Лекции по основам кинематики элементарных
процессов: учебное пособие / Е.А. Строковский. - М.: Университетская
книга, 2010. - 298 с. - http://window.edu.ru/resource/662/74662
4. Архангельская, Розенталь, Чернин. Космология и физический
вакуум. 2006 г. - http://padabum.com/x.php?id=1889
5. Бронников К.А., Рубин С.Г. Лекции по гравитации и космологии.
Учебное пособие. МИФИ, 2008. - http://www.ph4s.ru/books/oto/Rubin_2.rar
Дополнительная литература
1. Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Цюбер К.Астрофизика элементарных
частиц, 2000.
2. Долгов, Зельдович, Сажин. Космология ранней Вселенной, 1988.