PRESENTAZIONE

Il corso di Fisica nucleare, delle particelle e astrofisica 1 si tiene al secondo semestre del terzo anno della Laurea Triennale in Fisica. Esso mira a fornire una introduzione alla fisica dei nuclei e delle particelle elementari e alle tematiche astrofisiche e cosmologiche connesse. Particolare attenzione viene posta allo sviluppo storico di queste discipline, a loro applicazioni e agli apparati sperimentali.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso fornisce le nozioni base della fisica dei nuclei e delle particelle con particolare attenzione alla definizione delle osservabili più importanti, alla metodologia della loro misura e agli esperimenti più significativi.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso mira a fornire alcuni semplici concetti introduttivi della fisica dei costituenti della materia. Vengono analizzati i nuclei atomici e le particelle subnucleari, e tramite lo studio delle loro proprietà, si delineano alcune caratteristiche delle interazioni nucleari forte e debole che gli studenti approfondiranno in corsi dedicati, oltre che dell'interazione elettromagnetica e gravitazionale con cui gli studenti hanno acquisito familiarità nei corsi di fisica generale. Si introducono concetti di astrofisica e cosmologia connessi con la fisica nucleare e delle particelle, in particolare astrofisica stellare e galattica, nucleosintesi primordiale, raggi cosmici.  Si forniscono inoltre nozioni sugli strumenti sperimentali per lo studio dei nuclei, delle particelle subnucleari e delle osservabili astrofisiche.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito una conoscenza di base della fisica dei nuclei, delle particelle e dell'astrofisica che serve da supporto per coloro che intendono approfondire queste discipline in corsi dedicati  e che comunque fornisce una formazione introduttiva anche per coloro che si dedicheranno ad altre discipline. Lo studente sarà in grado di effettuare semplici calcoli di fenomeni e reazioni nucleari e subnucleari, in particolare nel caso di applicazioni comuni quali la radiodatazione, la dosimetria delle radiazioni e la produzione di energia, di determinare caratteristiche salienti di alcuni apparati sperimentali a seconda di diverse necessità e di valutare gli elementi principali di alcuni fenomeni astrofisici e cosmologici.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali con esercitazioni. Copia delle slide utilizzate durante le lezioni viene fornita agli studenti tramite Aulaweb. Vengono altresì fornite dispense e raccolte di esercizi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il nucleo atomico. La scoperta del nucleo atomico, misura del raggio e della densità di carica, sistematica delle masse e energie di legame, momenti magnetici, elettrici e classificazione delle transizioni elettromagnetiche nei nuclei. Spin isotopico. Stabilità e instabilità nucleare, leggi del decadimento radioattivo. Decadimento alfa, decadimento beta. Sezioni d'urto. Reazioni nucleari; fissione e fusione. Modelli nucleari: modello a goccia, a gas di Fermi, modello a shell. Dosimetria e datazioni (cenni).

Interazione particelle materia. Particelle cariche: perdita di energia per ionizzazione e radiazione. Fotoni: effetto fotoelettrico, Compton, produzione di coppie. Interazione neutroni materia. Introduzione ai rivelatori e agli acceleratori di particelle

Astrofisica. Definizioni, strumenti e osservabili. Modello del Big Bang. Modello della stella, bilancio energetico, fasi di evoluzione stellare. Reazioni di fusione termica, catena protone-protone. Produzione di neutrini. Galassie. Sistemi planetari

Particelle elementari. Raggi cosmici e prime scoperte di particelle subnucleari: positrone, muone, pione e kaone. Leptoni, adroni, risonanze, mesoni, barioni. Parità e sua violazione, i numeri leptonici, oscillazioni di sapore dei neutrini. I costituenti elementari della materia nel Modello Standard; i problemi aperti (cenni)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Povh, Rith, Scholtz e Zetsche: Particelle e nuclei - Boringhieri 2002

Mukhin: Experimental Nuclear Physics vol 1 e 2 - Mir Publishers Moscow

C.E.Rolfs, W.S.Rodney: Cauldrons in the Cosmos - Univ. Chicago Press.

D. Perkins: Introduction to High Energy Physics.

D. Griffiths: Introduction to Elementary Particles - Wiley VCH

W.S.C. Williams: Nuclear and Particle Physics

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MAURO GINO TAIUTI (Presidente)

FABRIZIO FERRO

PAOLO PRATI

ENRICO ROBUTTI

SILVANO TOSI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 20 febbraio 2018

Orari delle lezioni

FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 1

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame comporta una parte scritta e una parte orale.
L'esame orale viene sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata che varia tra circa 20 e circa 40 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia ecc. La prova scritta è in genere organizzata su più domande/ problemi sul programma di esame con difficoltà graduate che permetta al docente di effettuare nientemeno che un accertamento del grado di raggiungimento degli obiettivi formativi. Con tali modalità, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi obiettivi non siano stati raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare. Nel caso dell'esame scritto, i membri della commissione di esame stabiliscono i criteri per attribuire punteggi parziali alle varie risposte, graduando i punteggi secondo la difficoltà dei problemi. In base a tali criteri è precipuamente possibile associare in modo preciso il punteggio totale acquisito al raggiungimento dei risultati di apprendimento. Il voto conclusivo si ottiene dalla media ponderata di scritto e orale. La Commissione decide preventivamente e uniformemente per tutte le sessioni di esame, quale peso relativo dare alle due prove.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Al fine di aiutare gli studenti a valutare il livello di apprendimento raggiunto, vengono organizzate delle esercitazioni guidate senza valutazione, durante le quali sono proposti esercizi e problemi della tipologia d'esame.

Per quanto riguarda le modalità di svolgimento dell'esame, si veda il campo corrispondente.

Calendario appelli