CODICE 61868 ANNO ACCADEMICO 2017/2018 CFU 6 cfu anno 2 FISICA 9012 (LM-17) - SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01 LINGUA Italiano SEDE PERIODO 1° Semestre PROPEDEUTICITA Propedeuticità in ingresso Per sostenere l'esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami: FISICA 9012 (coorte 2016/2017) FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847 2016 FISICA TEORICA 61842 2016 METODI MATEMATICI DELLA FISICA 2 61843 2016 FISICA DELLA MATERIA 2 61844 2016 PRESENTAZIONE Il laboratorio illustra le tecniche utilizzate nella fisica nucleare e subnucleare e permette agli studenti di progettare, eseguire ed elaborare i dati di un esperimento reale. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Lo studente dovrebbe acquisire le conoscenze di base per quanto riguarda le principali tecniche di misura utilizzate nella fisica delle interazioni fondamentali e astrofisica. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO Lo studente acquisirà un'approfondita conoscenza dei fenomeni legati al passaggio delle radiazioni nella materia e alla loro applicazione nella progettazione e caratterizzazione di rivelatori di particelle. Imparerà, inoltre, nozioni relative ai processi di decadimento e scattering. Infine, acquisirà le competenze di acquisizione ed elaborazione dati necessarie a svolgere alcune esperienze di laboratorio, di cui dovrà saper discutere i risultati sperimentali. PREREQUISITI Fisica del nucleo e delle particelle elementari MODALITA' DIDATTICHE Lezioni in aula e sessioni di laboratorio PROGRAMMA/CONTENUTO Passaggio delle radiazioni nella materia Costanti fondamentali. Processi nucleari dovuti a sorgenti radioattive. Unità e definizioni caratteristiche. Decadimento alfa. Decadimento beta. Emissione gamma. Sorgenti di neutroni. Legge del decadimento radioattivo. Sezione d'urto. Libero cammino medio. Cenni di radioprotezione. Interazioni di particelle cariche pesanti con la materia. Formula di Bethe-Bloch. Definizione di range. Effetto Cherenkov. Interazioni degli elettroni con la materia.Perdita di energia per collisione. Perdita di energia per radiazione (Bremsstrahlung). Multiplo scattering. Lunghezza di radiazione. Interazione dei fotoni con la materia. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Produzione di coppie. Sciami elettromagnetici. Caratteristiche generali dei rivelatori di particelle Sensibilità. Funzione di risposta. Risoluzione in energia. Efficienza. Tempo morto. Parametri caratteristici. Rivelatori ad ionizzazione. Fenomeni di ionizzazione e di trasporto nei gas. Camere proporzionali multifili (MWPC). Camere a drift. Camere a proiezione temporale (TPC). Rivelatori a scintillazione. Scintillatori organici. Cristalli inorganici. Efficienze di rivelazione intrinseche per le differenti radiazioni. Rivelatori a fotomoltiplicazione. Metodi e parametri costruttivi. Fotocatodi. Dinodi. Risposta in tempo e risoluzione. Rumore. Acquisizione ed elaborazione dell'informazione Segnali utilizzati nell'elettronica nucleare. Trigger. Trasmissione del segnale. Lo standard NIM. Pre-amplificatori. Convertitori analogico-digitali. Analizzatori a multicanale. Tecniche di coincidenza. Trattamento dei dati sperimentali. Richiami di statistica e teoria degli errori. Simulazione dei dati sperimentali e metodo di Monte Carlo. Metodi di fit e di minimizzazione. Presentazione dei risultati sperimentali. Esperienze di laboratorio Montaggio di un telescopio a scintillatore Esperimento di scattering: diffusione Compton e misura della massa dell'elettrone Esperimento sulla rivelazione delle particelle: vita media e fattore di Landè per il muone TESTI/BIBLIOGRAFIA - Dispense del corso su tutti gli argomenti - B. Povh et al., Particelle e nuclei, Bollati Boringhieri (Torino) 1998 - A.C.Melissinos, Experiments in Modern Physics, Academic Press (New York) 1966 - W.R.Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag (Berlino) 1987 - G.F.Knoll, Radiation Detection and Measurement, John Wiley and Sons (New York) 1979 - F.Sauli, Instrumentation in High Energy, World Scientific (Singapore) 1992 DOCENTI E COMMISSIONI SANDRO SQUARCIA Ricevimento: Appuntamenti con il docente che fornisce allo studente la propria mail e il numero di cellulare Commissione d'esame SANDRO SQUARCIA (Presidente) MARCO BATTAGLIERI CLAUDIA GEMME MARCO PALLAVICINI CARLO SCHIAVI LEZIONI Orari delle lezioni LABORATORIO DI FISICA DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI E ASTROFISICA ESAMI MODALITA' D'ESAME L'esame consiste in una prova orale in cui vengono verificate conoscenza e grado di comprensione degli argomenti teorici svolti durante il corso, anche discutendo i risultati sperimentali relativi alle esperienze effettuate durante l’anno MODALITA' DI ACCERTAMENTO L’esame, tenuto dai docenti titolari, eventualmente coadiuvati da esperti della materia, consiste in un numero prefissato di domande e nella discussione dei risultati sperimentali relativi alle esperienze effettuate durante l’anno. Le domande sono poste in modo da riuscire a verificare il grado di preparazione dello studente, la sua conoscenza delle tematiche affrontate e la sua capacità di espressione utilizzando linguaggio scientifico.
