NUCLEAR REACTION THEORY
Anno accademico 2018/2019 - 1° anno - Curriculum NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS, Curriculum NUCLEAR PHENOMENA AND THEIR APPLICATIONS e Curriculum THEORETICAL PHYSICSCrediti: 6
SSD: FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 100 di studio individuale, 35 di lezione frontale, 15 di laboratorio
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
* Fornire gli elementi di base della teoria dello scattering applicata allo scattering tra nucleoni e alle reazioni nucleari.
* Introdurre alla trattazione e fenomenologia delle reazioni tra ioni pesanti alle energie intermedie, dalle reazioni deep-inelastic alla transizione di fase liquido-gas nella materia nucleare.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L'insegnamento prevede lezioni frontali, prevalentemente alla lavagna, ed alcune ore di esercitazione,
con coinvolgimento degli studenti.
Prerequisiti richiesti
Si richiedono conoscenze di base di fisica generale e di meccanica quantistica.
Frequenza lezioni
4 ore settimanali
Contenuti del corso
TEORIA DELLO SCATTERING E REAZIONI NUCLEARI - Reazioni elastiche e inelastiche. Cinematica delle reazioni nucleari. Teoria classica dello scattering. Caratteristiche qualitative delle reazioni nucleari. Teoria quantistica dello scattering. Descrizione in onde parziali: sfasamenti ed interferenze. Hard-Sphere Scattering. Scattering a bassa energia. Stati legati e risonanze di scattering. Lunghezza di scattering, effective range e interazione nucleare. Approssimazione di Born per reazioni elastiche e inelastiche. Modello a doppio potenziale e approssimazione di Born in onde distorte (DWBA). Reazioni dirette: stripping, pick-up e knock-out. Descrizione della reazione di pick-up (p,d). Approssimazione impulsiva. Approssimazione iconale. Reazioni con scambio di carica e legame con decadimento beta. Reazioni di nucleo composto. Teoria empirica del potenziale ottico.
COLLISIONI NUCLEARI AD ENERGIA INTERMEDIA - Equazione di stato della materia nucleare. Isospin ed energia di simmetria. Dinamica nucleare nello spazio delle fasi. Trasformata di Wigner e sue proprietà. Approssimazione semiclassica. Equazione del trasporto Boltzmann-Nordheim-Vlasov. Zero e First sound in materia nucleare. Dalla Fusione incompleta alla multiframmentazione: il meccanismo spinodale per la dinamica della transizione liquido-gas in materia nucleare. Reazioni deep-inelastic e meccanismo di formazione del neck. Cenni su flussi collettivi radiali, trasversi ed ellittici in reazioni fra ioni pesanti.
Testi di riferimento
* J.J. Sakurai, Meccanica Quantistica Moderna, Ed. Zanichelli, 1990 - Capitolo 7
* G.R. Satchler, Introduction to Nuclear Reaction, Macmillian Education, 1990
* C.A. Bertulani, P. Danielewicz, Introduction to Nuclear Reactions, IOP Publishing, London, 2004
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Teoria classica dello scattering: grazing e rainbow nucleare | |
| 2 | Formulazione dello scattering in meccanica quantistica | |
| 3 | Scattering in onde parziali e phase shift | |
| 4 | Approssimazione di Born per lo studio di reazioni dirette | |
| 5 | Approssimazione DWBA, approssimazione iconale | |
| 6 | Equazione di stato della materia nucleare | |
| 7 | Equazione del trasporto per la dinamica delle collisioni tra ioni pesanti |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame orale, con almeno 3-4 domande principalmente sui seguenti argomenti:
- teoria classica dello scattering, scattering quantistico elastico e/o inelastico, reazioni nucleari dirette, collisioni tra ioni pesanti ed equazione di stato della materia nucleare.
E' richiesta la capacità di sapere svolgere i passaggi essenziali che portano alle varie formule di base della teoria delle reazioni nucleari.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Domande frequenti:
Concetto di sezione d'urto - Effetto rainbow - Angolo di grazing - Equazione di Lippmann-Schwinger - Approssimazione DWBA - Esempi di reazioni dirette - Equazione di stato della materia nucleare -
Concetto di campo medio - Teoria cinetica Landau-Vlasov - Modi collettivi e instabilità - Caratteristiche principali delle collisioni fra ioni pesanti.