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LABORATORIO DI FISICA DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI E ASTROFISICA

CODICE 61868
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
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    PROPEDEUTICITA
    Propedeuticità in ingresso
    Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
    • FISICA 9012 (coorte 2021/2022)
    • FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847
    • FISICA TEORICA 61842
    • FISICA DELLA MATERIA 2 61844
    • FISICA 9012 (coorte 2020/2021)
    • FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847
    • FISICA TEORICA 61842
    • FISICA DELLA MATERIA 2 61844
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    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.

    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

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    CLAUDIA GEMME (Presidente)

    ANTONINO SERGI

    SANDRA ZAVATARELLI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    INIZIO LEZIONI

    Le lezioni si terranno nel primo semestre.

    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.