PRESENTAZIONE

Il corso di Fondamenti di Fisica Nucleare e Subnucleare si tiene al secondo semestre del terzo anno della Laurea Triennale in Fisica. Esso mira a fornire una introduzione alla fisica dei nuclei e delle particelle elementari e alle tematiche astrofisiche e cosmologiche connesse. Particolare attenzione viene posta allo sviluppo storico di queste discipline, a loro applicazioni e agli apparati sperimentali.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento 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.

PREREQUISITI

conoscenze di meccanica classica e relativistica, elettromagnetismo e meccanica quantistica

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. I costituenti elementari della materia nel Modello Standard; i problemi aperti (cenni)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

K.S. Krane: Introductory Nuclear Physics - John Wiley and Sonsn

I. Lombardo Problemi di fisica nucleare e subnucleare - CEA

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

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 17 febbraio 2025 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame comporta una parte scritta e una parte orale.
L'esame orale viene sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata che varia tra circa 20 e circa 40 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia ecc. La prova scritta è in genere organizzata su più domande/ problemi sul programma di esame con difficoltà graduate che permetta al docente di effettuare nientemeno che un accertamento del grado di raggiungimento degli obiettivi formativi. Con tali modalità, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi obiettivi non siano stati raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare. Nel caso dell'esame scritto, i membri della commissione di esame stabiliscono i criteri per attribuire punteggi parziali alle varie risposte, graduando i punteggi secondo la difficoltà dei problemi. In base a tali criteri è precipuamente possibile associare in modo preciso il punteggio totale acquisito al raggiungimento dei risultati di apprendimento. Il voto conclusivo si ottiene dalla media ponderata di scritto e orale. La Commissione decide preventivamente e uniformemente per tutte le sessioni di esame, quale peso relativo dare alle due prove.

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Al fine di aiutare gli studenti a valutare il livello di apprendimento raggiunto, vengono organizzate delle esercitazioni guidate senza valutazione, durante le quali sono proposti esercizi e problemi della tipologia d'esame.

Per quanto riguarda le modalità di svolgimento dell'esame, si veda il campo corrispondente.

ALTRE INFORMAZIONI

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: FISICA 8758 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici