H al : Nilai mata kuliah

UNIVERSITAS GADJAH MADA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN FISIKA PRODI S1 FISIKA
Buku 1: RPKPS
(Rencana Program dan Kegiatan
Pembelajaran Semester)
PENGANTAR FISIKA PARTIKEL
Semester 6/ 3sks/MFF 3112
oleh
Mirza Satriawan
Tahun Anggaran 2014
Nopember 2014
RPKPS
(RANCANGAN PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER)
1.
Nama Mata Kuliah
: Pengantar Fisika Partikel
2.
Kode/SKS
: MFF 3112 / 3 SKS
3.
Prasarat
: MFF 2031 Teori Relativitas, MFF
2032 Fisika Kuantum
4.
Status Matakuliah
: Pilihan
5.
Deskripsi singkat matakuliah
Matakuliah Pengantar Fisika Partikel adalah matakuliah pilihan program
studi S1 Fisika Universitas Gadjah Mada. Mata kuliah ini dapat diambil
mahasiswa di semester genap pada atau setelah tahun ketiga.
Sebelum mengambil matakuliah ini mahasiswa harus sudah lulus
matakuliah MFF 2031 (Teori Relativitas), dan MFF 2032 (Fisika
Kuantum).
Pemahaman yang solid mengenai Fisika Partikel sangat
dibutuhkan bagi seorang mahasiswa Fisika, yang ingin mendalami
Fisika Teori Energi Tinggi pada tingkat lebih lanjut (S-2 dan S-3).
Pengantar Fisika Partikel juga menjadi jembatan penghantar untuk
mempelajari dasar-dasar Fisika Teori yang lebih lanjut seperti Teori
Medan Kuantum.
Dengan kuliah Pengantar Fisika Partikel, berbagai
sifat partikel fundamental penyusun alam dapat diketahui dan diprediksi
dengan berbekal pada konsep-konsep mekanika kuantum dan teori
relativitas khusus.
6.
Tujuan pembelajaran (dulu TIU)
Kuliah Pengantar Fisika Partikel ini bertujuan untuk:
1.Memberikan kepada mahasiswa pemahaman yang benar mengenai
partikel-partikel fundamental penyusun materi di alam dan interaksi-interaksi
fundamental yang ada di alam beserta teori dasar yang melandasinya
seperti persamaan Klein-Gordon, persamaan Dirac, dan persamaan
interaksi elektrodinamika kuantum.
2.Melatih mahasiswa sehingga mampu melakukan perhitungan tampang
lintang hamburan dan laju peluruhan dengan menerapkan metode diagram
Feynman.
3.Memberikan pemahaman kepada mahasiswa mengenai teori standar
Weinberg–Salam sebagai teori partikel elementer dan interaksinya.
4.Memberikan informasi mengenai perkembangan mutakhir dalam bidang
fisika partikel energi tinggi, seperti: teori penyatuan agung, peluruhan
proton, osilasi neutrino, mekanisme pembentukan massa neutrino dan lain
sebagainya.
7.
Outcome pembelajaran (Learning outcomes=LO)
1. Dapat menjelaskan perkembangan Fisika partikel mulai dari zaman
penemuan electron hingga model standar
2. Dapat menjelaskan dinamika partikel elementer dengan menggunakan
prototype diagram Feynman
3. Dapat melakukan perhitungan energy dan momentum relativistic yang
terkait dengan hamburan dan peluruhan partikel
4. Dapat menggunakan prinsip-prinsip simetri dalam menganalisa
beberapa masalah sederhana dalam Fisika partikel
5. Dapat melakukan perhitungan pada system terikat di fisika partikel
seperti system meson dan baryon berdasarkan analogi hasil-hasil di
fisika atom
6. Dapat melakukan perhitungan untuk hamburan dan laju peluruhan
secara umum
7. Dapat melakukan perhitungan amplitude proses dengan menggunakan
diagram Feynman order terendah
8. Dapat menerapkan aturan diagram Feynman untuk Kuantum
Kromodinamik untuk perhitungan pada quark dan hadron
9. Dapat menerapkan aturan diagram Feynman untuk Kuantum
Kromodinamik untuk perhitungan pada
10. Dapat menjelaskan konsep teori medan tera dalam menjelaskan
interaksi-interaksi fundamental
11. Dapat menjelaskan dan mendiskripsikan secara umum beberapa
fenomena modern dalam fisika partikel
12.
Materi Pembelajaran atau Pokok Bahasan atau Topik atau
bahan kajian (bisa dipilih terminologi yang sesuai)
1.
Perkembangan Fisika Partikel hingga ke model standar, Model Quark
2.
Interaksi elementer dengan diagram Feynman, Diagram Feynman untuk
interaksi Elektrodinamika, interaksi lemah, dan interaksi kuat
3.
Ulasan singkat mengenai transformasi Lorentz dan Vektor empat,
Tumbukan relativistic
4.
Simetri, grup dan hukum kelestarian,
Sistem spin ½, Simetri flavor,
Simetri diskrit: C, P dan T
5.
Ulasan singkat mengenai system atom Hidrogen, System positronium,
quarkonium, charmonium, bottomonium, Sistem baryon dan massanya
6.
Aturan emas perhitungan tampang lintang, Aturan emas perhitungan laju
peluruhan
7.
Persamaan Dirac dan solusinya, Bentuk-bentuk bilinear,
Persamaan
Maxwell, Aturan diagram Feynman untuk Elektrodinamika Kuantum,
Renormalisasi
8.
Produksi hadron pada tumbukan e+ dan e-, Hamburan electron-proton,
Aturan diagram Feynman untuk kuatum kromodinamika, Hamburan quark-quark
dan quark-antiquark, Kebebasan asimtotik
9.
Interaksi lemah lepton bermuatan, Peluruhan muon, neutron dan pion,
Interaksi lemah netral, Pencampuran interaksi elektrolemah
10.
Formulasi Lagrangan dalam teori medan relativistic, Invarian tera local,
Teori Yang-Mills, Aturan Feynman medan Tera, Suku massa, Perusakan simetri
spontan dan mekanisme Higgs
11.
Permasalahan neutrino matahari dan osilasi neutrino, Konsep massa
neutrino dan matrik campuran neutrino,
12.
Higgs boson, Teori penyatuan agung, Ketaksimetrian antara partikel dan
antipartikel, Materi
13.
Evaluasi yang direncanakan
Evaluasi berupa ujian tengah semester dan ujian akhir semester yang masingmasing berkontribusi sebesar 40% dari total nilai. Sisanya sebesar 20%
diambil dari penilaian terhadap tugas dan pekerjaan rumah.
14.
Bahan, sumber informasi, dan referensi
Buku acuan:
1. David J. Griffiths, 2008, Introduction to Elementary Particles, 2nd
edition, John Wiley and Sons.
2. Donald H. Perkins, 2000, Introduction to High Energy Physics, 4th
edition Cambridge Univ. Press.
3
4
1
1.
Dapat menjelaskan:
Perkembangan Fisika
partikel mulai dari
zaman penemuan
electron hingga model
standar
3.
Dapat menjelaskan:
Dinamika partikel
elementer dengan
menggunakan
prototype diagram
Feynman
1.
Dapat menjelaskan:
2.
2.
Web4
Dapat menjelaskan:
Perkembangan Fisika
partikel mulai dari
zaman penemuan
electron hingga model
standar
Soal-tugas
Topik
(pokok, subpokok
bahasan, alokasi
waktu)
Audio/Video
Tujuan Ajar/
Keluaran/ Indikator
Gambar
2
Media Ajar1
Presentasi
1
Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (dulu SAP)
Teks
Pertemuan ke
15.
Perjanjian
perkuliahan
Perkembanga
n Fisika
Partikel hingga
ke model
standar
v
v
v
-
-
v
Model Quark
v
Interaksi
elementer
dengan
diagram
Feynman
Diagram
v
v
v
v
v
v
v
v
-
-
-
-
-
-
v
v
v
Metode
Evaluasi dan
Penilaian2
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Metode Ajar
(STAR)3
TCL
TCL
TCL
TCL
Aktivitas
Mahasiswa
Aktivitas
Dosen/ Nama
Pengajar
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
Sumber Ajar
Pustaka 1.dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
Pustaka 1 dan 2
Pustaka 1 dan 2
Pustaka 1 dan 2
Masing-masing media ajar disertakan dalam bentuk handout setiap minggu/pertemuan.
Evaluasi mahasiswa dapat berupa: Kuis, Tugas, Self-Test, Tes formatif, Tes sumatif. Evaluasi mahasiswa ditujukan untuk mengukur ketercapaian tujuan (pada Kolom 2).
3
UGM menggunakan sistem pembelajaran STAR (Student Teacher Aesthetic Role-Sharing): kombinasi optimal antara SCL (Student Centered Learning) dan TCL (Teacher Centered
Learning).
4
Tautan di internet disajikan dalam kolom terakhir (Sumber Ajar). Untuk materi online yang dikembangkan sendiri gunakan LMS eLisa http://elisa.ugm.ac.id/
2
Dinamika partikel
elementer dengan
menggunakan
prototype diagram
Feynman
5
6
7
8
9
Feynman
untuk interaksi
Elektrodinami
ka, interaksi
lemah, dan
interaksi kuat
Dapat melakukan
perhitungan energy
dan momentum
relativistic yang terkait
dengan hamburan dan
peluruhan partikel
1.
Dapat menggunakan
prinsip-prinsip simetri
dalam menganalisa
beberapa masalah
sederhana dalam Fisika
partikel
1.
Dapat menggunakan
prinsip-prinsip simetri
dalam menganalisa
beberapa masalah
sederhana dalam Fisika
partikel
3.
4.
Dapat melakukan
perhitungan pada
system terikat di fisika
partikel seperti system
meson dan baryon
berdasarkan analogi
hasil-hasil di fisika atom
1.
Dapat melakukan
perhitungan pada
system terikat di fisika
3.
2.
2.
2.
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
Ulasan singkat
mengenai
transformasi
Lorentz dan
Vektor empat.
Tumbukan
relativistic
v
Simetri, grup
dan hukum
kelestarian
Sistem spin ½
v
Simetri flavor
Simetri diskrit:
C, P dan T
v
Ulasan singkat
mengenai
system atom
Hidrogen.
System
positronium,
quarkonium,
charmonium,
bottomonium
v
Sistem baryon
dan massanya
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
v
v
v
v
v
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
TCL
TCL
TCL
TCL
TCL
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
Pustaka 1 dan 2
partikel seperti system
meson dan baryon
berdasarkan analogi
hasil-hasil di fisika atom
10
11
12
13
14
Dapat melakukan
perhitungan untuk
hamburan dan laju
peluruhan secara
umum
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
1.
2.
Dapat melakukan
perhitungan amplitude
proses dengan
menggunakan diagram
Feynman order
terendah
1.
Dapat melakukan
perhitungan amplitude
proses dengan
menggunakan diagram
Feynman order
terendah
3.
Dapat melakukan
perhitungan amplitude
proses dengan
menggunakan diagram
Feynman order
terendah
4.
Dapat melakukan
perhitungan amplitude
proses dengan
menggunakan diagram
Feynman order
terendah
5.
2.
Aturan emas
perhitungan
tampang
lintang
Aturan emas
perhitungan
laju peluruhan
v
Persamaan
Dirac dan
solusinya
Bentuk-bentuk
bilinear
v
Persamaan
Maxwell
v
Aturan
diagram
Feynman
untuk
Elektrodinami
ka Kuantum
v
Renormalisasi
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
v
v
v
v
v
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
TCL
TCL
TCL
TCL
TCL
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
pertanyaan
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
15
16
17
18
19
20
Ujian Tengah Semester
Dapat menerapkan
aturan diagram
Feynman untuk
Kuantum
Kromodinamik untuk
perhitungan pada
quark dan hadron
1.
2.
Dapat menerapkan
aturan diagram
Feynman untuk
Kuantum
Kromodinamik untuk
perhitungan pada
quark dan hadron
3.
Dapat menerapkan
aturan diagram
Feynman untuk
Kuantum
Kromodinamik untuk
perhitungan pada
quark dan hadron
4.
Dapat menerapkan
aturan diagram
Feynman untuk
interaksi lemah pada
beberapa proses
sederhana
1.
Dapat menerapkan
aturan diagram
Feynman untuk
interaksi lemah pada
beberapa proses
sederhana
3.
Dapat menjelaskan
konsep teori medan
1.
5.
2.
4.
Produksi
hadron pada
tumbukan e+
dan eHamburan
electronproton
v
Aturan
diagram
Feynman
untuk kuatum
kromodinamik
a
v
Hamburan
quark-quark
dan quarkantiquark
Kebebasan
asimtotik
v
Interasi lemah
lepton
bermuatan
Peluruhan
muon,
neutron dan
pion
v
Interaksi
lemah netral
Pencampuran
interaksi
elektrolemah
v
Formulasi
Lagrangan
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
v
v
v
v
v
v
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
TCL
TCL
TCL
TCL
TCL
TCL
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Pustaka 1 dan 2
tera dalam
menjelaskan interaksiinteraksi fundamental
21
22
23
24
25
Dapat menjelaskan
konsep teori medan
tera dalam
menjelaskan interaksiinteraksi fundamental
Dapat menjelaskan
konsep teori medan
tera dalam
menjelaskan interaksiinteraksi fundamental
Dapat menjelaskan
konsep teori medan
tera dalam
menjelaskan interaksiinteraksi fundamental
Dapat menjelaskan dan
mendiskripsikan secara
umum beberapa
fenomena modern
dalam fisika partikel
Dapat menjelaskan dan
mendiskripsikan secara
umum beberapa
fenomena modern
dalam fisika partikel
dalam teori
medan
relativistic
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
Invarian tera
local
Teori YangMills
Aturan
Feynman
medan Tera
Suku massa
Perusakan
simetri
spontan dan
mekanisme
Higgs
Permasalahan
neutrino
matahari dan
osilasi
neutrino
Konsep massa
neutrino dan
matrik
campuran
neutrino
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
v
v
v
v
v
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
TCL
TCL
TCL
TCL
TCL
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
Memberikan
pertanyaan
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
kuliah,
26
Dapat menjelaskan dan
mendiskripsikan secara
umum beberapa
fenomena modern
dalam fisika partikel
27
28
3.
4.
5.
Dapat menjelaskan dan
mendiskripsikan secara
umum beberapa
fenomena modern
dalam fisika partikel
Ujian Akhir Semester
6.
7.
8.
Higgs boson
Teori
penyatuan
agung
Ketaksimetria
n antara
partikel dan
antipartikel
Materi gelap
Teori
supersimetri
Teori string
v
v
v
v
v
v
v
v
v
-
-
-
-
-
-
v
v
v
Tugas PR
Tugas PR
Tugas PR
TCL
TCL
TCL
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
(1) Baca bahan
ajar sebelum
kuliah,
(2) Unduh
bahan ajar
sebelum
kuliah,
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan
Menjelaskan
di depan kelas.
Memberikan
pertanyaan
Pustaka 1 dan 2
Pengajar:
Mirza
Satriawan