Rivelatori ed acceleratori di particelle.
Richiami di relatività ristretta. Sezione d’urto, coefficiente di assorbimento.
Interazione particelle cariche−materia. Ionizzazione; bremsstrahlung; diffusione coulombiana multipla; effetto Cerenkov. Interazione gamma−materia. Effetto foto elettrico, effetto Compton, produzione di coppie. Cascate elettromagnetiche ed adroniche.
Rivelatori di ionizzazione a gas. Camere di ionizzazione; camere a valanga; came re a fili in regime proporzionale; contatori di Geiger−Mueller. Camere wulti−wir e; camere a deriva; time projection chambers.
Rivelatori a semiconduttore. Misure di E e delta−E. Rivelatori a microstrip.
Emulsioni nucleari. Camera a nebbia; camera a bolle. Spettrometri magnetici. Riv elatori di luce Cerenkov: a soglia, differenziale, RICH. Scintillatori.
Rivelatori gamma a scintillazione ed a semiconduttore. Calorimetri elettromagnet ici ed adronici.
Trattamento dei segnali dai rivelatori: discriminatori; analizzatori monocanale e multicanale; ADC; TDC; circuiti logici di coincidenza; trigger.
Apparati di rivelazione per esperimenti a bersaglio fisso ed a collisione di fas ci.
Acceleratori di particelle lineari e circolari; a bersaglio fisso ed a collision e di fasci. Acceleratori lineari elettrostatici. Linac con tubi a deriva. Accele ratori circolari: ciclotrone, betatrone, sincrotrone. Focheggiamento forte, osci llazioni di betatrone. Sincrotrone. Oscillazioni di sincrotrone. Radiazione di s incrotrone. Collider. Raffreddamento elettronico e raffreddamento stocastico dei fasci di antiprotoni. Fasci secondari: di particelle cariche; di fotoni; di neu trini.
Fisica Nucleare.
Caratteristiche del nucleo atomico. Raggio nucleare. Massa; energia di legame nu cleare; momento angolare, parità e momenti elettromagnetici.
Interazione nucleone−nucleone. Il deutone. Elementi di teoria dello scattering.
Diffusione elastica nucleone−nucleone. Proprietà della forza nucleare. La forza di scambio. Modello a shell sferico e numeri magici.
Il decadimento radioattivo. Misura della costante di decadimento. Produzione e d ecadimento di nuclei radioattivi; equilibrio secolare. Radioattività naturale e serie radioattive. Datazione. Unità di misura di attività, dose assorbita e dose equivalente.
Il decadimento alfa (teoria di Gamow, Gurney e Condon).
La fissione nucleare (spontanea ed indotta); fissione nucleare controllata.
Il decadimento beta (teoria di Fermi); il neutrino. Violazione della parità nel decadimento beta ed elicità del neutrino (esperimenti di Wu e di Goldhaber).
Il decadimento gamma. Misura della distribuzione angolare. Energia di rinculo; a llargamento Doppler; fluorescenza di risonanza; effetto Moessbauer; isomer shift .
Reazioni nucleari; grandezze fisiche conservate; Q−valore; determinazione di sta ti eccitati. Isospin e sua conservazione nelle interazioni forti. Diffusione cou lombiana e diffusione nucleare. Reazioni dirette e reazioni a nucleo composto. R isonanze; formula di Breit−Wigner; interferenza risonanza−continuo.
Fisica dei neutroni: sorgenti; moderatori; rivelatori. Utilizzo dei neutroni ter mici: selezione in velocità; riflessione di Bragg; monocromatore. Interferometri a neutronica (esperimenti sul campo gravitazionale e sulla precessione).
La fusione nucleare. Reazioni di fusione nel Sole.
Fisica delle particelle elementari.
Leptoni, quark e bosoni di gauge. Cenno alla teoria di Dirac sull’elettrone. Dia
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grammi di Feynman, particelle virtuali. Adroni. Decadimenti dei leptoni mu e tau . Numeri quantici interni dei quark e degli adroni.
Simmetrie, invarianze e leggi di conservazione. Quantità di moto e momento angol are. Parità; coniugazione di carica; inversione temporale. Decadimenti del posit ronio.
Stati adronici e loro numeri quantici nel modello a quark. Risonanze mesoniche e barioniche. Osservazione e spettroscopia di charmonio e bottomio. Supermultiple tti mesonici e barionici; differenze di massa; momenti magnetici.
Cenno sulle trasformazioni di gauge e sulle teorie di gauge QED e QCD. Il gluone . Libertà asintotica in QCD. Annichilazioni e+e−: colore, jet adronici, spin di quark e gluone. Diffusione leptone−nucleone: fattori di forma; funzioni di strut tura; scaling di Bjorken; carica e spin dei quark.
Scoperta dei bosoni W e Z0. Universalità dell’interazione debole e mescolamento dei quark. Decadimenti dei quark pesanti; scoperta del quark t. Unificazione ele ttrodebole. Determinazione del numero di famiglie leptoniche. Origine delle mass e e meccanismo di Higgs. Cenni sulla ricerca del bosone di Higgs.
Parità, coniugazione di carica e CP nelle interazioni deboli. Decadimenti del pi one e del muone. I mesoni K0: decadimenti, autostati di CP, mescolamento, vite m edie. Rigenerazione, oscillazioni di stranezza e misura della differenza di mass a tra KS e KL. Violazione di CP nei decadimenti dei KL.
Masse ed oscillazioni dei neutrini. Misure su neutrini solari ed atmosferici; ce nni sulle misure agli acceleratori ed ai reattori. Cenni sulle estensioni al mod ello standard: teorie di grande unificazione e supersimmetrie.
Testi consigliati:
−K. Krane, Introductory Nuclear Physics, Wiley 1986
(capitoli: 1; 3; 4; 5.1; 6; 7; 8.2−8.4; 9.1−9.7; 10.1−4; 10.9;
11.1−12; 12.1−4; 12.6; 13.1−3; 13.5; 13.8; 14.1−3; 19).
− B.R. Martin, G. Shaw, Particle Physics (2nd edition), Wiley 1997, (non trattati gli argomenti dei par.: 4.5.1; 6.3.2; 7.5.1; 11.4.1).
