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METODI DI SIMULAZIONE APPLICATI ALLA FISICA

CODICE 98890
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • 6 cfu al 3° anno di 8758 FISICA (L-30) - GENOVA
  • 6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA(LM-17) - 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 è fornire gli strumenti di comprensione, sia sotto il profilo matematico, sia sotto quello fisico, della simulazione Monte Carlo applicata a probemi di fisica della meteria e di fisica delle interazioni fondamentali

    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

    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.