Estudantes de Iniciação Científica

Visão geral

Este programa de pesquisa destina-se a alunos do terceiro e quarto anos do curso de Graduação em Física, pois requer a compreensão de um formalismo acessível apenas a quem já teve contato com os conceitos fundamentais da mecânica quântica. O objetivo é proporcionar ao aluno o treinamento básico em física de partículas e suas técnicas para adquirir conceitos avançados e habilidades que serão utilizadas durante sua pós-graduação em física de partículas.

Para o correto entendimento dos fenômenos físicos envolvidos nestas simulações será necessário o estudo sistemático de livros didáticos da área, bem como adquirir cultura geral dos problemas da física de partículas através da leitura de textos de divulgação científica da área. Deve ser feito um estudo sistemático do livro “Quarks and Leptons” [1] até pelo menos seu Capítulo 06, onde são vistos os processos da Eletrodinâmica Quântica. Para a correta análise e interpretação das variáveis mensuráveis em experimentos de física de altas energias, o domínio da cinemática relativística é fundamental. Para tanto, o aluno trabalhará os primeiros capítulos da “Teoria dos Campos” de Landau [2]. Como material suplementar, serão utilizadas as palestras introdutórias do HEP preparadas pelo grupo SPRACE [3].

Como as atividades deste projeto de pesquisa estão fortemente relacionadas à programação científica avançada, os alunos desenvolverão ao longo do projeto suas habilidades em técnicas de programação C++ em ambiente Linux, bem como o uso de ROOT [4] para analisar os dados produzidos. Concomitantemente ao desenvolvimento inerente à realização das atividades, essas competências devem ser solidificadas através do estudo sistemático do livro “Accelerated C++” [5].

Paralelamente à aquisição e consolidação dos conceitos básicos de cinemática relativística, programação científica e propriedades das partículas e suas interações, o aluno deverá realizar o estudo dos geradores MadGraph [6] e Pythia [7]. Eles devem ser capazes de simular alguns processos padrão, como a produção do bóson Z0 em colisões pp e analisar seus decaimentos hadrônicos e leptônicos. Nesta fase o aluno deverá então ser capaz de utilizar um dos modelos de produção da Nova Física já implementados nestes simuladores e obter os sinais que devem ser observados bem como os seus antecedentes de Modelo Padrão.

No final deste programa, o aluno deverá redigir o relatório final, explicando os procedimentos utilizados, os resultados e as conclusões. Ele deve então estar pronto para iniciar seu treinamento avançado na realização de análises físicas do CMS e realizar um programa de pós-graduação bem-sucedido, seja em níveis de mestrado ou doutorado.

Cronograma

Bibliografia

[1] F. Halzen e A.D. Martin,”Quarks and Leptons: an Introductory Course in Modern Particle Physics”, Wiley & Sons (1984). Link da Amazon

[2] L.D. Landau e E.M. Lifshitz, The Classical Theory of Fields, Pergamon Press (1975). Link da Amazon

[3] Introdução à Física de Altas Energias, SPRACE Learning Center (SLC), https://www.sprace.org.br/twiki/bin/view/Main/IntHEP

[4] ROOT: R. Brun e F. Rademakers, Nucl. Inst. & Meth. in Phys. Res. A389, 81 (1997).

[5] A. Koenig e B. Moo, Accelerated C++: Practical Programming by Example, Addison- Wesley (2000). Link da Amazon

[6] MadGraph: J. Alwall et al., Journal of High Energy Physics 7, 79 (2014).

[7] PYTHIA: T. Sjöstrand, S. Mrenna and P. Skands, JHEP05, 026 (2006) , Comput. Phys. Comm. 178, 852 (2008).

-- trtomei - 2022-12-16