Anasayfa » Akademik Birimler » Fen-Edebiyat Fakültesi » Fizik Bölümü » Dersler » Standart Model ve Ötesi Fizik
Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Standart Model ve Ötesi Fizik FIZ111835300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüBora Işıldak
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilere parçacık ve yüksek enerji fiziğinin temelini oluşturan kavramların ve notasyonların öğretilmesinin yanı sıra, Standart Model çerçevesinde maddenin yapıtaşlarının ve etkileşimlerinin anlaşılmasını sağlamaktır. Ayrıca Standart Model’in ötesine uzanan yaklaşımlar, güncel teorik gelişmeler ve yeni fizik arayışları da ele alınarak öğrencilere modern parçacık fiziğinin bütüncül bir perspektifini kazandırmaktır.
Dersin İçeriğiKuarklar ve leptonların ayrıntılı tanıtılması; kuark–lepton etkileşmelerinin incelenmesi; bu süreçlerin teorik çerçevesinin anlaşılması; kuantum Renk Dinamiği (QCD) kuramı çerçevesinde güçlü etkileşimlerin temel ilkelerinin tartışılması; kuramsal yapıların deneysel olarak test edilmesi; parçacık hızlandırıcılarındaki gözlemler; güncel deneysel bulgularla bağlantılar.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Thomson, M. Modern Particle Physics. Cambridge University Press, 2013. https://doi.org/10.1017/CBO9781139525367
  • Griffiths, D. J. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons, Inc., 1987. ISBN-10: 0-471-60386-4
  • Halzen, F. & Martin, A.D. Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics. Wiley, 1984.
  • Peskin, M.E. & Schroeder, D.V. An Introduction to Quantum Field Theory. Addison- Wesley, 1995.
  • Feynman, R. P., Leighton, R. B., & Sands, M. The Feynman Lectures on Physics. Three volumes. Addison-Wesley, 1964–1966. Revised & extended edition (Definitive / New Millennium Edition) published in 2005.
  • Martin, B. R., & Shaw, G. Particle Physics (Manchester Physics Series). John Wiley & Sons, 1992.
  • Cottingham, W. N., & Greenwood, D. A. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics, 2nd Edition. Cambridge University Press, 2007.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Parçacık fiziğinin temel teorilerinden biri olan Standart Model’i sınıflandırabileceklerdir.
  2. Standart Model’deki evren modelini açıklayabileceklerdir.
  3. Maddeyi oluşturan en küçük yapıtaşlarını ve bu parçacıkların birbirleriyle olan etkileşimlerini analiz edebileceklerdir.
  4. Fermiyonların etkileşimlerini, temel kuvvetleri ve taşıyıcı bozonların özelliklerini açıklayabileceklerdir.
  5. Temel parçacıkların deneysel olarak keşiflerini ve bu keşiflerin tarihsel gelişimini kronolojik olarak değerlendirebileceklerdir.
  6. Antimadde ve nötrino fiziği ile ilgili güncel bulguları özetleyebileceklerdir.
  7. Standart Model ötesi yaklaşımları (ör. karanlık madde, süpersimetri) karşılaştırabileceklerdir.
  8. Uzun ömürlü parçacıklar ve yeni fizik arayışlarına dair deneysel stratejileri analiz edebileceklerdir.
  9. Deneysel ve teorik parçacık fiziğindeki güncel gelişmeleri açıklayabileceklerdir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5DÖÇ-6DÖÇ-7DÖÇ-8DÖÇ-9
PÇ-1555555554
PÇ-2555555555
PÇ-3544445543
PÇ-4533334533
PÇ-5555555555
PÇ-6444444444
PÇ-7542222222
PÇ-8333333333
PÇ-9555555555
PÇ-10555555555
PÇ-11444444444
PÇ-12111111111

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Standart Model’e Giriş – Tarihsel gelişim ve evren modeli. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Temel parçacıkların sınıflandırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Neden Standart Model gibi bir teoriye ihtiyaç duyulmuştur?Parçacık sınıflandırma tablosunu incelemek. Kaynak: Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Bölüm 1. Ek Kaynak: PDG çevrimiçi tabloları.
2Konu Anlatımı: Fermiyonlar ve özellikleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Lepton ve kuark ailelerini tanıma. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Nötrinoları özel kılan nedir?Fermiyon türleri ve kuantum sayılarının incelenmesi. Kaynak: Thomson, Modern Particle Physics, Bölüm 2. Ek Kaynak: CERN outreach.
3Konu Anlatımı: Taşıyıcı bozonlar ve etkileşimler. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Basit Feynman diyagramları çizimi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Kuvvetler birleşebilir mi?Taşıyıcı bozonların görevlerini incelemek. Kaynak: Thomson, Modern Particle Physics, Bölüm 4. Ek Kaynak: Symmetry Magazine (CERN/Fermilab).
4Konu Anlatımı: Kuantum Renk Dinamiği (QCD) temelleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Kuark renk kombinasyonları. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Proton neden kararlıdır?Kuark renk yükü ve hapsolmayı incelemek. Kaynak: Halzen & Martin, Quarks and Leptons, Bölüm 3. Ek Kaynak: PDG (QCD bölümü).
5Konu Anlatımı: Lepton–kuark etkileşimleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Nötrino–nükleon saçılması örneği. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Saçılma deneyleri bize ne öğretir?Zayıf etkileşim süreçlerini incelemek. Kaynak: Griffiths, Introduction to Elementary Particles, Bölüm 3.
6Konu Anlatımı: Mezonlar ve baryonlar – hadron yapısı. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Kuarklardan hadron oluşturma. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): QCD hadron özelliklerini nasıl açıklar?Hadron sınıflandırmasını gözden geçirmek. Kaynak: Halzen & Martin, Quarks and Leptons, Bölüm 5.
7Konu Anlatımı: Standart Model’de simetriler ve gruplar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): SU(2) ve SU(3) simetrilerini belirleme. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Fizikte simetriler neden merkezi önemdedir?Temel grup teorisi ve Ayar simetrilerini incelemek. Kaynak: Thomson, Modern Particle Physics, Bölüm 6.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Nötrino fiziği ve osilasyonlar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Nötrino osilasyon diyagramı. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Nötrinolar kütlesiz mi yoksa çok hafif mi?Nötrino deneylerini incelemek (Super-K, DUNE, NOvA). Kaynak: PDG Nötrino bölümü.
10Konu Anlatımı: Higgs bozonu ve Higgs mekanizması. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Kütle kazanım şeması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Higgs keşfi neden tarihseldir? Kısa Sınav 2 (15 dk.): Ters yüz edilmiş öğrenme (flipped learning) yöntemi çerçevesinde, ders başında, öğrenciye verilen ön hazırlık görevinde yer alan konuları içeren bir kısa sınavın yapılması.Higgs mekanizması ve simetri kırılmasını incelemek. Kaynak: Thomson, Modern Particle Physics, Bölüm 6.
11Konu Anlatımı: Standart Model Ötesi I – Süpersimetri (SUSY). Sınıf-içi Uygulama (5 dk): SUSY parçacıkları tablosu. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): SUSY karanlık maddeyi açıklayabilir mi?SUSY’nin temel kavramlarını incelemek. Kaynak: Peskin & Schroeder, An Introduction to QFT, Bölüm 1.
12Konu Anlatımı: Standart Model Ötesi II – Karanlık madde ve uzun ömürlü parçacıklar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Erken evrende karanlık madde senaryoları. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Karanlık madde neden görünmezdir?Karanlık madde adaylarını ve deneysel arayışları incelemek. Ek Kaynak: CERN Dark Matter Outreach.
13Konu Anlatımı: Standart Model’in deneysel testleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): LHC deneylerinden bir örnek. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Mevcut testler ne kadar hassas?CMS/ATLAS hassas ölçümlerini incelemek. Kaynak: CMS ve ATLAS makaleleri.
14Konu Anlatımı: Gelecek hızlandırıcılar ve yeni fizik arayışları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): FCC ve ILC karşılaştırması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): LHC’den sonra ne olacak?FCC/ILC raporlarını incelemek. Kaynak: CERN Future Collider Studies.
15Öğrenci sunumlarının dinlenmesi.1. Sunum konularını hazırlamak, sunum provası yapmak. 2. Seçilen konular üzerine (ör. doğrusal hızlandırıcılar, dairesel hızlandırıcılar, huzme dinamiği, sinkrotron ışınımı, Türkiye’deki hızlandırıcı tesisleri, tıpta ve endüstride uygulamalar) sunum slaytlarını hazırlamak ve tamamlamak. 3. Sunumların gerekli süre ve yapıya uygunluğunu sağlamak için prova yapmak. 4. Seçilen konuyla ilgili ders kitabı ve önerilen kaynakları gözden geçirmek.
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım145
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği210
Ödev210
Sunum/Jüri115
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar120
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması143
Derse Özgü Staj
Ödev22
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği22
Projeler
Sunum / Seminer124
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)115
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok