OBIETTIVI FORMATIVI

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

- conoscere i metodi di produzione di fasci di particelle, fotoni, elettroni, protoni e ioni;

- calcolare i principali parametri relativi ad acceleratori esistenti;

- identificare e interpretare i principali parametri di una macchina acceleratrice;

- riconoscere i limiti e la flessibilità nella produzione di un fascio di particelle per le varie esigenze sperimentali;

- applicare i concetti appresi agli acceleratori previsti per il prossimo futuro.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Allo studente verranno presentate le diverse tipologie di acceleratori, con le caratteristiche dei fasci che ciascuna può produrre. Verranno analizzati nel dettagli i limiti tecnologici e fisici di ogni tipologia, in modo da mettere lo studente in condizioni di capire come gli esperimenti di fisica delle particelle debbano interfacciarsi con le macchine che producono i fasci di particelle, o come suddetti fasci vengano preparati per scopi medici o di analisi dei materiali o altro. Scopo principale dell'insegnamento è arrivare alla migliore comprensione dei concetti che caratterizzano il fascio accelerato, quali emittanza, dispersione, luminosità e altri, e le scelte tecnologiche che consentono di ottenere tali risultati.

PREREQUISITI

Elettromagnetismo
Cenni di relatività ristretta
Cenni di fisica nucleare e subnucleare

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento si svolge attraverso lezioni frontali (48 ore) normalmente tenute dal docente. Per determinati argomenti sarà, di concerto con gli studenti, possibile che questi vengano chiamati a preparare brevi esposizioni che verranno considerate come bonus in sede di esame finale
 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Definizioni e scopo degli acceleratori di particelle
Acceleratori elettrostatici e cenni di relatività ristretta
Acceleratori con campo oscillante, macchine circolari e particella sincrona
Cavità a radiofrequenza
Focheggiamento debole
Meccanica delle traiettorie, formalismo hamiltoniano e teorema di Liouville
Magneti curvanti a funzioni composte e separate
Ottica del fascio: multipoli
Dispersione ed emittanza
Focheggiamento forte
Cella FODO e sincrotrone
Oscillazioni di sincrotrone
Risonanze
Effetti di carica spaziale
Raffreddamento dei fasci
Un linac per elettroni: CEBAF
Un sincrotrone per protoni: LHC
Fasci estratti di neutrini e muoni: Fermilab e PSI
Fasci per reattori nucleari e altre applicazioni

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Conte - MacKay, An Introduction to the Physics of Particle Accelerators, World Scientific