粒子世界探秘

开课班次:
开课时间: 2017-09-18 — 2017-12-05
选课时间: 2016-04-01 — 2017-10-19
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课程介绍

当我们仰望深邃的星空,我们会思考:是什么最基本的物质,组成了整个宇宙?他们又是如何形成“物体”的?“物体”之间又是如何发生作用的?
本课程将带领大家领略近代物理学对这几个问题的回答。

粒子物理探秘是物理与天文系开设的一门面向大学本科的前沿基础课。粒子物理是研究构成物质世界的基本单位和它们之间的相互作用的学科,属于物理研究的最为基础和前沿的领域。在过去的一个世纪中,粒子物理的发展让我们对这个世界的本源的认识更加深刻。粒子物理导论将对粒子物理学科的发展历程、重要概念和最新研究结果进行一般性质的介绍。本课程是为了解粒子物理方向有兴趣的本科学生开设的入门选修课程,也是那些学过普通物理学并希望能够对世界的本源有更深入的理解的爱好者的入门钥匙。

课程大纲

单元1  粒子物理简介

小节1-1 世界的组成
小节1-2 电子、质子、中子与光子
小节1-3 粒子与反粒子
小节1-4 反粒子的发现
小节1-5 宇宙中的反物质在哪里?
小节1-6 宇宙中正反物质的不对称性

单元2  夸克与强相互作用    

小节2-1 强相互作用的传递者
小节2-2 强子与同位旋对称性
小节2-3 群论与SU(3)对称性
小节2-4 八重态模型
小节2-5 夸克和量子色动力学

单元3  轻子与弱相互作用、标准模型

小节3-1 弱相互作用和中微子
小节3-2 三代轻子
小节3-3 弱相互作用的传递者,W&Z粒子
小节3-4 味道物理
小节3-5 CP破坏

单元4  Higgs机制和Higgs粒子

小节4-1 Higgs粒子的发现和2013年诺奖
小节4-2 什么是Higgs机制?
小节4-3 Higgs粒子的产生
小节4-4 Higgs玻色子的探测
小节4-5 中微子是自己的反粒子吗?

单元5  中微子振荡和性质:超越标准模型的新物理

小节5-1 太阳中微子之谜
小节5-2 中微子震荡
小节5-3 大气中微子和三种中微子震荡模式
小节5-4 中微子质量序和CP破坏
小节5-5 中微子是自己的反粒子吗?

单元6  暗物质

小节6-1 暗物质的天文学证据
小节6-2 暗物质的宇宙学证据和候选对象
小节6-3 WIMP粒子的实验室研究
小节6-4 pandaX实验

考核标准

课程考核分以下几个部分:

[课件浏览] —— 考核学生是否观看视频和文档,少部分课程漏看将扣分;
[客观练习] —— 主要考核点,随章节内容一起发布,考核学生对于章节的掌握情况,提交截止一般为发布后一周;
[主观练习] —— 主要考核点,随章节内容一起发布,考核学生对于章节的掌握情况。采用同学之间互评、教学团队处理申述和最终判定的形式进行。

提交截止一般为发布后一周、互相评阅截止一般为发布后两周、申述截止一般为发布后三周。一般需批改3-6份作业以上,并得到3-5位同学的批改。批

阅过程、批阅质量均对最终互评题得分产生影响。
[课内讨论] —— 鼓励同学对主讲团队发起的议题进行讨论,少部分课程将此作为得分项。

[线下期末考试]——是否举行以所在院校慕课选修要求为准(具体请咨询各校主管部门的慕课实施政策)。