Salta al contenuto principale della pagina

METODI DI SIMULAZIONE APPLICATI ALLA FISICA

CODICE 98890
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • 6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • 6 cfu al 3° anno di 8758 FISICA (L-30) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 2° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Il corso fornisce un'introduzione a tecniche di simulazione basate sul metodo di Monte Carlo per la fisica della materia e per la fisica delle interazioni fondamentali.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Obiettivo del corso e' fornire gli strumenti di comprensione, sia sotto il profilo matematico, sia sotto quello fisico, della simulazione Monte Carlo del trasporto di particelle e radiazione nella materia.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Il corso si prefigge di fornire le conoscenze di base sulle tecniche di simulazione basate sul metodo di Monte Carlo e di applicarle alla fisica della materia e alla fisica delle interazioni fondamentali.

    Per la fisica della materia si acquisiranno competenze in:

        - Simulazione con catene di Markov ed, in particolare, con l'algoritmo di Metropolis

        - Simulazione di transizioni di fase nel gas reticolare 

        - Monte Carlo a tempo continuo per simulazione all'equilibrio e fuori equilibrio.

        - Simulazione della crescita di aggregati. Frattali.

    Per la fisica delle interazioni fondamentali si acquisiranno competenze in:

        -  Simulazione del trasporto delle particelle nella materia

        -  Simulazione dell'interazione e del decadimento di particelle in spazio delle fasi

        -  Simulazione parametrica di un rivelatore

        -  Simulazione di un esperimento composto da più rivelatori

     

    PREREQUISITI

    Non ci sono vincoli formali, ma è consigliata una buona conoscenza di programmazione (acquisita nei corsi obbligatori).

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    - Introduzione al metodo di Monte Carlo. Metodi di campionamento: reiezione, inversione. Riduzione della varianza. Campionamento di importanza.

    - Catene di estrazioni su spazi finiti. Catene di Markov. Condizione di omogeneità. Requisiti per la convergenza delle catene di Markov. Bilancio dettagliato. Algoritmo di Metropolis. Monte Carlo step.

    - Simulazione del gas reticolare in due dimensioni con interazioni repulsive usando l'algoritmo di Metropolis. Transizioni di fase ordine-disordine. Parametro d'ordine.

    - Monte Carlo a tempo continuo per simulazioni all'equilibrio. Monte Carlo a tempo continuo per simulazioni fuori equilibrio. Transition State Theory.

    - Simulazione della crescita di aggregati bidimensionali con il Monte Carlo a tempo continuo. Modello DDA. Leggi di scala per le densità di atomi liberi e di aggregati.  Generalità sui frattali e definizione di dimesionalità non intera. Misura della dimensione frattale degli aggregati.

    - Richiami su interazione particelle-materia. Simulazione del trasporto delle particelle nella materia. Simulazione dettagliata e condensata.

    - Metodi di riduzione della varianza nel trasporto di particelle nella materia

    - Simulazione del decadimento o dell'interazione tra particelle in spazio delle fasi. Decadimento a due corpi. Decadimento a tre corpi. Fattorizzazione.

    - Simulazione parametrica di rivelatori e di esperimenti. Applicazioni a esperimenti passati e presenti. 

     

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

     Dispense e slides disponibili su aulaweb.

     

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    RICCARDO FERRANDO (Presidente)

    FABRIZIO PARODI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    INIZIO LEZIONI

    Il corso si svolge nel secondo semestre

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L' esame orale che verterà sulla discussione di una tesina e su domande generali sul programma.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    La tesina consiste nello sviluppo di un programma che,  applicando concetti e delle tecniche appresi nel corso,  risolva un problema fisico.

    L' orale si dividerà tra presentazione della tesina e domande generali sul corso.