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

I. Lombardo Problemi di fisica nucleare e subnucleare - CEA