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

Il laboratorio illustra le principali tecniche sperimentali utilizzate nella fisica delle interazioni fondamentali e astrofisica e permette agli studenti di progettare, eseguire ed elaborare i dati di un esperimento reale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente acquisirà un'approfondita conoscenza del processo di progettazione e caratterizzazione di rivelatori di particelle per esperimenti di fisica delle interazioni fondamentali.

Acquisirà inoltre le competenze di acquisizione ed elaborazione dati necessarie a svolgere alcune esperienze di laboratorio, di cui dovrà saper discutere i risultati sperimentali.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni Frontali

• Introduzione agli apparati e alle tecniche di laboratorio utilizzati nelle esperienze (preparazione del lavoro sperimentale, discussione della misura, dei rivelatori impiegati e delle sistematiche associate, linee guida sulla scrittura di un articolo scientifico)

Laboratorio

• Un pomeriggio: introduzione agli strumenti: ‘ripasso’ funzionamento e uso oscilloscopio, generatori, ...
• Un pomeriggio alla settimana per 3 mesi:

  • Esecuzione guidata delle due esperienze di laboratorio (misura dell’effetto Compton e massa dell’elettrone o Misura della vita media del muone), con richiami puntuali degli aspetti di fisica e dei rivelatori connessi.

  • Una esperienza di laboratorio in autonomia (misura dell’effetto Compton e massa dell’elettrone o Misura della vita media del muone)

  • A seguire, scelta tra:
    • Approfondimenti dell’esperienza fatta (simulazione Monte Carlo dell’esperimento, miglioramenti dell’apparato, estensione dello scopo scientifico, …)
    • Esperienza di laboratorio non svolta nella prima parte

PROGRAMMA/CONTENUTO

Richiami sui principi fisici e fenomeni di interazione particelle 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.

Richiami sulle caratteristiche generali dei rivelatori di particelle.

Funzione di risposta, parametri caratteristici (sensibilità, risoluzione, accuratezza, precisione). Efficienza. Tempo morto. Rumore.

Classi di rivelatori comuni per esperimenti di fisica delle interazioni fondamentali.

Rivelatori a scintillazione: scintillatori organici, cristalli inorganici. Lettura del segnale ottico tramite fotosensori.

Acquisizione dell’informazione.

Segnali utilizzati nell'elettronica nucleare.

Processamento analogico di segnali impulsivi: pre-amplificazione ed amplificazione, trasmissione, discriminazione e coincidenza. Lo standard NIM.

Processamento digitale di segnali impulsivi: convertitori analogico-digitali, analizzatori a multi-canale.

Acquisizione dei dati: sistemi basati su trigger, lettura in streaming.

Elaborazione dell’informazione e analisi dei dati.

Richiami di statistica e teoria degli errori.

Metodi di fit e di minimizzazione, strumenti software per l’analisi (ROOT e altri programmi).

Simulazione dei dati sperimentali e metodo di Monte Carlo, strumenti software per la simulazione (GEANT4 e altri programmi)

Presentazione dei risultati sperimentali.

Esperienze di laboratorio

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

TESTI/BIBLIOGRAFIA

W. R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments: A How-to Approach

G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurement

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

Orari delle lezioni

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

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.

ALTRE INFORMAZIONI

Strumenti compensativi e misure dispensative Disabilità/Invalidità/Disturbo Specifico dell'Apprendimento

Le misure dispensative e gli strumenti compensativi servono a mettere gli studenti in condizione di raggiungere gli stessi obiettivi di apprendimento dei compagni di studio, non a facilitare l'esame.

L’utilizzo di strumenti compensativi e l’applicazione di misure dispensative devono essere preventivamente autorizzati dal Docente titolare dell'insegnamento in accordo con il Referente.

Per usufruire degli adattamenti in sede di esame compila il Modulo per la richiesta di adattamenti; la richiesta verrà inviata automaticamente dal sistema al docente titolare dell’insegnamento, al Referente della tua Scuola/Area/Dipartimento e in copia conoscenza al Settore; inoltre anche tu riceverai copia della richiesta inviata tramite e-mail.

Gli adattamenti di cui gli studenti possono usufruire sono i seguenti:

• Tempo aggiuntivo (+30% DSA)
• Tempo aggiuntivo (+50% disabilità/invalidità)
• Tempo aggiuntivo durante le prove orali per organizzare la risposta
• Calcolatrice (non sono ammesse calcolatrici programmabili e grafiche)
• Mappe concettuali
• Tabelle e/o Formulari
• Sostenere l'esame in forma scritta
• Sostenere l'esame in forma orale
• Tutor lettore (solo per prove scritte)
• Tutor scrittore (solo per prove scritte)

La tua richiesta di adattamenti deve essere inoltrata tassativamente almeno 7 giorni lavorativi prima della data prevista per l’esame.

Ulteriori informazioni al link: Servizi per studentesse e studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova

Referente per l'inclusione: Sergio Di Domizio - sergio.didomizio@unige.it