Program - Florence Theory Group

ANNO ACCADEMICO 2009/2010 FACOLTA’ DI SCIENZE MFN
GENERALITA’/ GENERAL INFORMATIONS
Nome insegnamento:
Teoria dei campi
Tipo-Settore: b-FIS/02
Course name:
Quantum Field Theory
Type-Sector: b-FIS/02
Codice generale dell’insegnamento: Code-number of the course:
Corso di laurea: Laurea degree:
Corso di laurea magistrale:
Scienze Fisiche e Astrofisiche
Magister degree (Laurea magistrale):
Physical and Astrophysical Sciences
Classe di laurea: LM-17 Class of degree: LM-17
Sede:
Sede di Sesto: Dipartimento di Fisica, Via G. Sansone
1, 50019 Sesto F. - Firenze
Tel. 055 457- 2000 o 2070 o 2249, Fax: 055 4572266
Venue of the course:
Moduli (se presenti): Modules (if present):
Sede di Sesto: Dipartimento di Fisica, Via G. Sansone 1,
50019 Sesto F. - Firenze
Tel. 055 457- 2000, 2070, 2249, Fax: 055 4572266
CFU: 6 Number of credits: 6 CFU
Semestre: I Semestre
Anno: II
Docente:
Prof. A.Cappelli
Prof.ssa S. De Curtis
Semester: First Semester
Year: II
Teachers:
Prof. A. Cappelli
Prof. S. De Curtis

OBIETTIVI FORMATIVI/EDUCATIONAL OBJECTIVES (learning outcomes)
Conoscenze: Fondamenti di teoria dei gruppi, e
di fenomenologia delle particelle elementari,
basi della teoria dei campi moderna,
quantizzazione di campi liberi.
Competenze acquisite: Diagrammi di
Feynman, calcolo di sezioni d’urto a livello
albero in QED
Capacità acquisite (al termine del corso):
rinormalizzazione di teorie di campo e suoi
effetti fisici. Fisica del modello standard delle
interazioni elettrodeboli
Knowledge acquired: Basic knowledge of
group theory, phenomenology of elementary and
modern quantum field theory. Quantization of
free fields.
Competence acquired: Feynman diagrams,
evaluations of tree level cross sections in QED
Skills acquired (at the end of the course):
Renormalization of quantum field theories and
physical effects. Physics of the Standard Model
of electroweak interactions
Lingua di insegnamento: italiano, inglese Language of instructions: Italian, English
Contenuti del corso (programma
dettagliato):
-Path-integral in teoria dei campi, metodi funzionali
e serie perturbativa
-Relazione tra teoria dei campi euclidea e meccanica
statistica. Azione effettiva
-Invarianza di gauge. Path-integral di QED.
Identita` di Ward
-Rinormalizzazione della QED a 1-loop. Effetti
fisici della rinormalizzazione
-Introduzione al gruppo di rinormalizzazione.
Equazione di Callan-Symanzik e costante d'accoppiamento
mobile
-Introduzione alla QCD: liberta' asintotica e al
modello a partoni.
- Interazioni deboli
- Teorie di gauge non-abeliane: quantizzazione
col path-integral e rinormalizzazione a 1-loop
-Teorie di gauge spontaneamente rotte. Teorema
di Goldstone, meccanismo di Higgs
-Modello standard elettro-debole: basi e studio
di qualche processo
-Gauge rinormalizzabile e unitaria, Matrice
CKM, violazione di CP, meccanismo GIM
Course Contents (detailed program):
-Path-integral in quantum field theory, functional
methods, perturbative series
-Euclidean field theory and statistical mechanics.
Effective action
-Gauge invariance. Path integral in QED. Ward
identities
-1-loop renormalization of QED. Physical effects
of renormalization
-Introduction to the renormalization group. Callan-Symanzik
equation and running coupling
constant
-Introduction to QCD: asymptotic freedom and
parton model
-Weak interactions
-Non abelian gauge theories : path-integral
quantization and 1-loop renormalization.
-Spontaneously broken gauge theories.
Goldstone theorem and Higgs mechanism
-The Standard Model for the electroweak
interactions: basics and study of some processes
-Renormalizable and unitary gauges, CKM
matrix, CP violation, GIM mechanism

LIBRI DI TESTO/RECOMMENDED READING
-M.E. Peskin and D.V. Schoeder, "An introduction
to Quantum Field Theory"; Addison-Wesley
Pub. Co.
-P.Ramond, “Field Theory a modern primer”,
Benjamin/Cummings Pub. Co.
-Ta-Pei Cheng and Ling-Fong Li, “Gauge theory
of elementary particle physics”, Oxford
Univ. Press.
-L.H.Ryder, “Quantum Field Theory”, Cambridge
Univ. Press
-D.H. Perkins, “Introduction to High Energy
Physics”, Cambridge Univ. Press
PREREQUISITI/REQUIREMENTS
Insegnamenti contenenti i prerequisiti
(vincolanti e/o consigliati)
Corsi vincolanti:
-Meccanica Quantistica – (R. Casalbuoni)
-Fisica teorica – Complementi (M. Ciafaloni)
-Elettrodinamica Quantistica (G. Pettini)
Corsi raccomandati:
-Metodi matematici - Complementi (R.
Giachetti)
-Fisica Nucleare e Subnucleare 1 e 2 (B.
Mosconi/E. Iacopini)
-Teoria delle particelle elementari (F. Becattini)
-Relatività (D. Seminara)
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni:
4 ore settimanali
Strumenti a supporto della didattica:
Dispense del corso (F.Bernardini)
METODI DIDATTICI/TEACHING METHODS
-M.E. Peskin and D.V. Schoeder, "An introduction
to Quantum Field Theory"; Addison-Wesley Pub.
Co.
-P.Ramond, “Field Theory a modern primer”, Benjamin/Cummings
Pub. Co.
-Ta-Pei Cheng and Ling-Fong Li, “Gauge theory
of elementary particle physics”, Oxford Univ.
Press.
-L.H.Ryder, “Quantum Field Theory”, Cambridge
Univ. Press
-D.H. Perkins, “Introduction to High Energy Physics”,
Cambridge Univ. Press
Courses to be used as requirements (required
and/or recommended)
Courses required:
-Quantum Mechanics (R.Casalbuoni)
-Theoretical Physics – complements (M. Ciafaloni)
-Quantum Electrodynamics (G. Pettini)
Courses recommended:
-Mathematical methods – complements (R.
Giachetti)
Nuclear and Subnuclear physics 1, 2 (B.
Mosconi/E. Iacopini)
-Theory of elementary particles (F. Becattini)
-Relativity (D. Seminara)
Frequency of lectures, practice and lab:
4 hours a week
Teaching tools:
Lecture notes (F. Bernardini)
CFU: 6 CFU: 6
Numero di ore totali del corso:
Total hours of the course (including the
time spent in attending lectures,
seminars, private study, examinations,
150
etc...):
150
Numero di ore per studio personale e altre Hours reserved to private study and other indivual
attività formative di tipo individuale:
formative activities:
100
100
Numero di ore relative alle attività in aula: 50 Contact hours for: Lectures (hours): 50
Numero di ore relative ad attività di laboratorio
(lezioni in laboratorio): 0
Contact hours for: Laboratory (hours): 0

Numero di ore relative ad attività di
esercitazioni (in laboratorio e in campo): 0
Contact hours for: Laboratory-field/practice
(hours): 0
Numero di ore relative ad attività seminariali: 0 Seminars (hours): 0
Numero di ore relative ad attività di stage: 0 Stages: 0
Numero di ore per prove in itinere: 0 Intermediate examinations: 0
MODALITA’ DI VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO/ ASSESSMENT METHODS
Modalità:
Exam modality:
Esercizio scritto ed esame orale tradizionale
Programma sintetico (Diploma Supplement)
Path-integral in teorie di campo, metodi
funzionali e serie perturbativa. Teorie di gauge.
Rinormalizzazione e gruppo di
rinormalizzazione. Equazione di Callan-
Symanzik e costante d'accoppiamento mobile.
Introduzione alla QCD e al modello a partoni.
Rottura spontanea della simmetria. Interazioni
deboli. Modello standard elettro-debole:
SU(2)xU(1), meccanismo di Higgs, gauge
rinormalizzabile e unitaria, mescolamento delle
famiglie. Matrice CKM, violazione di CP,
meccanismo GIM. Fenomenologia del modello
standard.
Orario di ricevimento Office hours:
Su appuntamento On appointment
Written exercise and traditional oral examination
Programme (short version for Diploma
Supplement):
Path-integral in field theory, functional methods
and perturbative series. Gauge theories.
Renormalization and renormalization group
flow. Callan Symanzik equation and running
coupling constant. Introduction to QCD and the
parton model. Spontaneous symmetry breaking.
Weak interactions. The Standard Model of the
electroweak interactions: SU(2)xU(1), Higgs
mechanism, renormalizable and unitary gauges,
CKM matrix, CP violation, GIM mechanism.
Phenomenology of the Standard Model.