NUCLEAR REACTION THEORY
Anno accademico 2017/2018 - 1° anno - Curriculum NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS, Curriculum THEORETICAL PHYSICS e Curriculum NUCLEAR PHENOMENA AND THEIR APPLICATIONSCrediti: 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.
Prerequisiti richiesti
Si richiedono conoscenze di base di fisica generale e di meccanica quantistica.
Frequenza lezioni
4 ore settimanali: mercoledì 8-9; venerdì 8-11
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.