Курс «Введение в физику элементарных частиц. Часть I» читается для студентов четвертого курса физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 8 семестре. Спецкурс посвящен максимально полному обзору истории, современного состояния и перспектив развития теоретической физики элементарных частиц. 

В первой части спецкурса (36 часов) рассматривается феноменология мира элементарных частиц, общие принципы построения его теоретического описания, история и логика построения Стандартной Модели. Подробно разбирается роль симметрий динамики как в феноменологических моделях (построение эффективных гамильтонианов для описания динамики нейтральных каонов и нейтринных осцилляций, кварковая модель, модель Ферми для слабого взаимодействия, описание смешивания в кварковом и лептонном секторах), так и в фундаментальной квантовой теории поля (абелевы и неабелевы калибровочные теории, спонтанное нарушение симметрии и механизм Хиггса). Разбирается структура и основные выводы модели Салама-Вайнберга-Глэшоу и квантовой хромодинамики.

Вторая часть курса (34 часа) посвящена построению расширений стандартной модели: моделям техницвета, теориям Великого Объединения, суперполевым и суперструнным моделям, моделям с дополнительными измерениями. Отдельно рассматриваются эффекты, связанные с возможностью нетривиальной топологической структуры вакуума (на примере модели кинка, монопольных и инстантонных решений).

Завершается курс разбором связей физики элементарных частиц с астрофизикой и космологическими моделями, обсуждаются основы квантовой инфляционной космологии. Курс предназначен для создания у слушателей широкой эрудиции в вопросах физики элементарных частиц и тем самым готовит их к изучению конкретных ее разделов на профессиональном уровне.

Список всех тем лекций

Лекция 1. Элементарные частицы и их взаимодействия..
Элементарные частицы. Субъядерные частицы. Фундаментальные взаимодействия. Гравитационное взаимодействие. Сильное взаимодействие. Изоспин. Странность, очарование, прелестность, правдивость. Электромагнитное взаимодействие. Слабое взаимодействие.

Лекция 2. Дискретные симметрии в физике частиц..
Нарушение пространственной симметрии. Комбинированная инверсия. Регенерация долгоживущей компоненты. Серпуховской эффект. Феноменологическое построение гамильтониана эволюции каонного состояния. Симметрийный анализ феноменологического гамильтониана. Осцилляции нейтральных каонов.

Лекция 3. Динамика состояний нейтрино..
Нейтрино: возможная динамика. Связь массы и осцилляций. Симметрии в мире элементарных частиц.

Лекция 4. Симметрии адронов и кварковая модель..
Основные непереводимые представления. Нарушение изотопической и унитарной симметрии. Внутренняя структура адронов. "Кварковый конструктор". Синглетно-октетное смешивание.

Лекция 5. Дополнительные симметрии в кварковой модели..
Цвет. Перенормировка.

Лекция 6. Симметрии, токи и взаимодействия..
Нетеровские токи. Связь нетеровских токов с наблюдаемыми величинами. Конструирование лагранжиана электромагнитного взаимодействия. Конструирование лагранжиана слабого взаимодействия.

Лекция 7. Нетеровские токи свободного лагранжиана и конструирование лагранжианов взаимодействий..
Построение лагранжиана слабого взаимодействия. Исследование лагранжиана слабого взаимодействия. Глубоконеупругое лептон-нуклонное рассеяние.

Лекция 8. Глубоконеупругое лептон-нуклонное рассеяние и кварковая модель..
Глубоконеупругое лептон-нуклонное рассеяние. Модель независимых партонов.

Лекция 9. Исследование кварковой структуры адронов в глубоконеупругом рассеянии..
Структурные функции нуклонов. Правила сумм. Нейтрино-нуклонные процессы. Режим ассимптотической свободы. Адронные струи. Симметрии адронных токов.

Лекция 10. Спонтанное нарушение глобальных и локальных симметрий..
Калибровочный принцип. Спонтанное нарушение симметрии. Спонтанное нарушение симметрии в калибровочных теориях. Фермионы в калибровочных теориях.

Лекция 11. Модель Салама-Вайнберга-Глэшоу..
Электрослабое взаимодействие. W и Z бозоны. Смешивание поколений.

Лекция 12. Квантовая хромодинамика..
Перенормировки в квантовой электродинамике. Конфайнмент и асимптотическая свобода. Распады тяжелых кваркониев. Пертурбативная квантовая хромодинамика.