Studijní program P4F9 Částicová a jaderná fyzika

Oborová rada

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/or/p4f9 .

Spolupracující ústavy

– Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/

– Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i.
Husinec – Řež č. p. 130, PSČ 250 68
http://www.ujf.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/p4f9 .

Poskytovaná výuka

Posluchač si musí doplnit povinné přednášky magisterského studia na MFF UK v oboru odpovídajícím jeho specializaci, pokud je již neabsolvoval v rámci svého magisterského studia. Vedle toho si vybírá z volitelných předmětů, které doporučujeme zejména z následujícího seznamu pokročilých přednášek:

Požadavky k průběhu doktorského studia

1) Studijní povinnosti
V prvních dvou ročnících by měl student absolvovat minimálně dvě přednášky ukončené zkouškou. Průběžně seminář ÚČJF.

2) Požadavky na tvůrčí činnost
Řešení tématu dizertační práce; prezentace na WDS (Week od Doctoral Studies) v 1. či 2. ročníku studia; alespoň jedna časopisecká publikace týkající se tématu dizertační práce; prezentace výsledků na semináři či vhodné konferenci

3) Požadavky na absolvování stáží
V souladu se standardy studijních programů na UK je součástí studijních povinností v doktorském SP absolvování části studia na zahraniční instituci v souhrnné délce alespoň jednoho měsíce nebo další forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci. Delší zahraniční stáž je žádoucí, ale není podmínkou.

4) Další studijní povinnosti
Účast na vhodné zimní či letní škole nebo konferenci; zkouška z anglického jazyka; doporučené vedení cvičení bakalářského nebo magisterského studia pod vedením zkušených přednášejících, případně výuka v praktiku jaderné fyziky.

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

Při výběru otázek se zohledňuje zaměření studenta a téma doktorské práce.

I. Širší základ
Formální schéma a základní postuláty kvantové teorie. Relace neurčitosti. Schrödingerova rovnice a její řešení pro jednoduché systémy v rámci nerelativistické kvantové mechaniky. Kvantování a skládání momentu hybnosti. Spin. Přibližné metody kvantové mechaniky. Základy kvantové teorie rozptylu. Teorie mnohočásticových systémů, druhé kvantování, soustavy identických částic, metoda selfkonzistentního pole. Symetrie a zákony zachování. Základy speciální teorie relativity. Rovnice relativistické mechaniky a klasické teorie pole. Poincarého grupa. Klein—Gordonova a Diracova rovnice, jejich řešení pro volné částice a částice v elektromagnetickém poli. Základy kvantové teorie pole. Feynmanovy diagramy. Procesy kvantové elektrodynamiky v nejnižším řádu. Diagramy s jednou uzavřenou smyčkou. Základní techniky regularizace a renormalizace.

II. Částicová fyzika
Detekční metody pro registraci elementárních částic. Urychlovače částic a detektory. Systematika a měření charakteristik elementárních částic. Geneze současného standardního modelu mikrosvěta z experimentálního hlediska. Hadronová fyzika: kvarkový model, partonový model, evidence pro barvu. Základy kvantové chromodynamiky: interakční lagrangián, běžící vazbová konstanta, evoluční rovnice. Experimentální testy kvantové chromodynamiky. Teoretické základy a experimentální testy standardního modelu elektroslabých interakcí. Neutrální a nabité proudy. Vlastnosti intermediálních bosonů. Higgsův boson. Elementární procesy v nejnižším řádu. Narušení CP-invariance. Kobayashi—Maskawova matice. Oscilace neutrin.

III. Jaderná fyzika
Základní charakteristiky jader. Jaderné síly, deuteron, málonukleonové systémy. Stupně volnosti jaderné dynamiky, jednočásticové a kolektivní pohyby. Elektromagnetické přechody. Beta přechody. Alfa přechody. Střední pole a zbytkové interakce krátkého a dlouhého dosahu. Párové korelace, Hartree-Fokova—Bogoljubovova metoda. Mikroskopické modely pro popis kolektivních excitací. Základní pojmy a mechanizmy jaderných reakcí. Štěpení jader a princip jaderných reaktorů. Jaderná astrofyzika. Průchod nabitých částic, neutronů a fotonů prostředím. Detektory a spektrometry jaderného záření. Měření časových a úhlových korelací. Urychlovače nabitých částic a zdroje neutronů.

Doporučená literatura

–Cahn, R., Goldhaber, G.: Experimental foundations of particle physics. Cambridge University Press, Cambridge, 1989.

–Cejnar, P.: A Condensed Course of Quantum Mechanics. Karolinum, Praha, 2013.

–Davídek, T., Leitner, R.: Elementární částice od prvních objevů po současné experimenty. Matfyzpress, Praha, 2012.

–Davídek, T., Leitner, R.: Řešené příklady z fyziky elementárních částic. Matfyzpress, Praha, 2014. e-kniha

–Davídek, T., Leitner, R.: Elementární částice - Fenomenologie a experiment. Matfyzpress, Praha, 2021.

–Ferbel, T.: Experimental techniques in high energy nuclear and particle physics. World Scientific, Singapore, 1991.

–Formánek, J.: Úvod do kvantové teorie. Academia, Praha, 2004.

–Formánek, J.: Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie pole. Karolinum, Praha, 2000.

–Greiner, W., Maruhn, J. A.: Nuclear Models. Springer–Verlag, New York, 1996.

–Griffiths, D.: Introduction to Elementary Particles. Wiley, New York, 1987.

–Heyde, K.: Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics. Institute of Physics Publishing, London, 1994.

–Heyde, K.: The Nuclear Shell Model. Springer–Verlag, New York, 1994.

–Hořejší, J.: Fundamentals of electroweak theory. Karolinum, Praha, 2002.

–Cheng, T.–P., Li, L.–F.: Gauge theory of elementary particle physics. Clarendon Press, Oxford, 1984.

–Itzykson, C., Zuber, J.–B.: Quantum field theory. McGraw–Hill, New York, 1980.

–Knoll, G. F.: Radiation Detection and Measurement. Wiley, New York, 2000.

–Leo, W. R.: Techniques for nuclear and particle physics experiments. Springer, Berlin, 1994.

–Mandl, F., Shaw, G.: Quantum Field Theory. Wiley, New York, 1988.

–Nilsson, S. G., Ragnarsson, I.: Shapes and Shells in Nuclear Structure. Cambridge University Press, Cambridge, 1995.

–Peskin, M., Schroeder, D.: An Introduction to quantum field theory. Addison–Wesley, Reading, 1995.

–Ring, I. P., Schuck, P.: The Nuclear Many–Body Problem. Springer–Verlag, New York, 1980.

–Thomson M.: Modern Particle Physics. Cambridge University Press, Cambridge, 2013.

–Weinberg, S.: The quantum theory of fields I, II. Cambridge University Press, Cambridge, 1995, 1996.

–Wilson, E.: An Introduction to Particle Accelerators. Oxford University Press, Oxford 2001.

–Žáček, J.: Úvod do fyziky elementárních částic. Karolinum, Praha, 2005.