Theory syllabus

[camachoreina]

Summary

Writing a rough syllabus for the theory course. This will be a mandatory course of LA-CoNGA. The objective of the course is:

• a modern understanding of the Standard Model

• the concepts it is based upon : quantum mechanics, relativity, field theory, gauge theory

• its composition in terms of fields : matter, interactions, Higgs

• the phenomena it describes : mostly subatomic physics, but also astrophysics and cosmology

• the experimental evidence in support of its validity

• some arguments/thoughts/facts about BSM physics

What

For more details, refer to https://docs.google.com/presentation/d/11KFkmNFBxjI7o4CHy8nCp6AH4mHWT05ZFNRNcngE6x4/edit#slide=id.g64d6fd754d_1_0

List of changes proposed in this PR (pull-request)

• [ ] Number of lecture hours and a time-scale
• [ ] A realistic slicing into mini-modules, as self-contained and flexible as possible, yet consistent. For sure we should include: Lie groups, statistical field theory (for everybody? as an option?), (Q)FT (how ambitious ? an introduction only? up to 2nd quantization? up to renormalization?), weak interactions, electroweak unification, CP violation, Higgs sector, strong interactions, QCD
• [ ] Define what do we do concerning nuclear physics ? Include it in the course? Make it an option? same question for astroparticles and cosmology
• [ ] Define what prerequisites for this course: for sure QM and SR (should we add optional mini-reminders?)
• [ ] List of some references for further reading if time allows

The initial team working on this first draft is compose by @ocariz, @nunezluis and Anamaria (she will create a git user in a couple of weeks)...

[ocariz]

For reference, here are the syllabus of NPAC's QFT and Particle Physics Plan-particules.pdf Programme_TQC_S1.pdf

courses.

[ocariz]

For reference, here is the detailed syllabus of the Master 1 course at Paris Diderot 👍

Particle Physics first level

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1) Introduction historique : découvertes et avancées principales

2) Section efficace

• notion de section efficace totale et différentielle
• diffusion de Rutherford et de Thomson

3) Notions générales

• interaction rayonnement-matière (préparation aux TP)
• rappels de cinématique relativiste

4) Désintégrations

• loi de désintégration radioactive ; activité, vie moyenne, demi-vie
• principe de la datation Carbone-14

5) Les interactions fondamentales

• notion, ordres de grandeur des sections efficace et durées de vie

6) Particules et symétries

• symétries discrètes, violations de la parité
• nombres quantiques et leur conservation
• notion de quark
• le Modèle Standard (introduction qualitative)
• panorama des expériences contemporaines

7) Propriétés des noyaux et modèles nucléaires

• forme et taille des noyaux, expériences de diffusion d'électrons
• masses, excès de masse, énergie de liaison, stabilité
• modèle de la goutte liquide et formule semi-empirique pour les masses (Bethe-Weiszacker), mod. Fermi et terme d'asymétrie
• modèles nucléaires : modèle en couches, un mot sur les modèles collectifs

8) Désintégrations, collisions et réactions nucléaires

• désintégration β, fission spontanée, désintégration α et γ: théorie simple, ordres de grandeur
• collisions et réactions nucléaires, notions sur le fonctionnement des réacteurs et des étoiles

Particle Physics second level

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Nombres quantiques et symétries discrètes Force de Yukawa Isospin Modèle des quark modèle des partons, liberté asymptotique Théories dynamiques des interactions, brisure de symétrie Physique aux collisionneurs, recherche de physique au delà du MS Oscillations des mésons neutres et violation de CP(CKM) Physique des neutrinos (PMNS)

[T-Vargas]

--Tentative syllabus for the modules TH1+TH2=Intro to QFT (See the calendar draft in the last slide of https://github.com/LA-CoNGA/InformationMeetings/blob/master/ConsortiumMeetings/20200116_LA-CoNGA_ConsortiumMeeting/CalendarDiscussion1.pptx ) https://drive.google.com/file/d/1cQRUx3mXgHB2vFKbyK8F1FYJme_KMne6/view?usp=sharing 2 ECTS, i.e 32 hours of classes over a month (~48 hours of total work)

--Tentative syllabus for the module TH3=Non Abelian Gauge Theories and SM: https://drive.google.com/file/d/19I-GSnmMCgLydtOnlz2_t_eK6wnW2LyN/view?usp=sharing 1 ECTS, i.e 16 hours of classes over a month (~24 hours of total work)

**Tentative syllabus for the module TH4=Phenomenology and beyond SM to be defined... 1 ECTS, i.e 16 hours of classes over a month (~24 hours of total work)