FISICA SPERIMENTALE CON MACCHINE ACCELERATRICI

Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base, l’utilizzo e le possibili applicazioni della fisica sperimentale esplorata tramite l’uso di macchine acceleratrici. Verranno illustrati i principi di funzionamento delle principali macchine acceleratrici di particelle e il loro utilizzo nella ricerca applicata alla scienza dei materiali, alla fisica nucleare e subnucleare, alla tutela dei beni culturali, alla medicina. 

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding).

Notevole padronanza del metodo scientifico, e comprensione della natura e dei procedimenti della ricerca sperimentale in Fisica.
 Durante il corso lo studente comprenderà i principali concetti alla base della fisica sperimentale condotta con l’utilizzo di macchine acceleratrici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

Capacità di identificare gli elementi essenziali di una indagine sperimentale condotta al fine di ottenere informazioni sulla struttura dei materiali, sulla struttura e interazione  nucleare o subnucleare e sulle applicazioni in campo medico, biofisico, e applicativo. Capacità di stimare ordini di grandezza e principali tecniche sperimentali utilizzate. Capacità di utilizzare lo strumento della analogia per applicare soluzioni conosciute a problemi nuovi (problem solving).

 Autonomia di giudizio (making judgements)

 Capacità di argomentare personali interpretazioni di fenomeni fisici, confrontandosi nell’ambito di gruppi di lavoro. Sviluppo del senso di autonomia di giudizio e responsabilità attraverso la comprensione di indagini sperimentali volte allo studio di fenomeni fisici che coinvolgono diversi settori della fisica. Sviluppo del senso di responsabilità attraverso la scelta dei corsi opzionali e dell'argomento della tesi di laurea e possibilità di orientamento sui diversi curricula del percorso di laurea magistrale.

Abilità comunicative (communication skills)

Capacità di comunicare su temi di ricerca e procedure sperimentali in diversi settori avanzati della fisica sperimentale.

Capacità di apprendimento (learning skills)

Capacità di acquisire strumenti conoscitivi con un’ampia visione generale e nozioni di base su argomenti che verranno affrontati in modo approfondito nei corsi dell’ultimo anno del corso di laurea triennale.

Capacità di utilizzare banche dati e risorse bibliografiche e scientifiche per estrarne informazioni e spunti atti a meglio inquadrare e sviluppare il proprio lavoro di studio e di ricerca.

Lezioni frontali e teorico-pratiche, con alcuni seminari di approfondimento.

Insegnamento cooperativo (studente-docente) tramite condivisione di materiale didattico e supporti multimediali.

Conoscenze di base di fisica generale

La frequenza al corso è di norma obbligatoria (consultare il Regolamento Didattico del Corso di Studi)

Macchine Acceleratrici : acceleratori lineari e circolari;  principio di funzionamento del  tandem,  singletron,  ciclotrone, sincrotone, collisore.

La ricerca applicata alla scienza dei materiali: utilizzo di fasci intensi di fotoni, neutroni e ioni e tecniche di diffrazione e spettroscopia per lo studio delle caratteristiche dei campioni

La ricerca applicata alla fisica nucleare: utilizzo di fasci di particelle per lo studio della struttura nucleare, dei meccanismi di reazione tra nuclei interagenti e delle grandezze nucleari coinvolte.

Macchine acceleratrici e fisica applicata: conservazione dei Beni Culturali e metodi di caratterizzazione e datazione; Diagnostica e terapia radiante in medicina.

Esperienza laboratoriale: progettazione e realizzazione di un esperimento da realizzarsi presso l’acceleratore Singletron del DFA su tematiche di interesse attuali.

Slides fornite dal docente

Slides lezioni e articoli divulgativi o accademici, forniti dal docente durante lo svolgimento delle lezioni.

Per approfondimenti di fisica generale:

R. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica – Vol. I e II , EdiSES - Napoli (Italia)

Per approfondimenti di fisica nucleare di base consultare:

W.S.C. Williams, Nuclear and particle physics, Clarendon Press, Oxford, 1995

La prova d'esame si svolgerà con un colloquio orale sui contenuti del corso.

I criteri per la valutazione: 1) pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate; 2) livello di approfondimento dei contenuti esposti; 3) capacità di collegamento con altri temi oggetto del programma.

Ciclotrone e i suoi principali utilizzi

Il Sincrotone ed esempi di utilizzo

Studio di campioni di materiali 

Metodi di datazione

Studio della struttura nucleare

Studio di reazioni nucleari