NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICSModulo NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
Anno accademico 2024/2025 - Docente: Alessia Rita TRICOMIRisultati di apprendimento attesi
Il corso si propone di approfondire alcune tematiche della fisica nucleare e particellare. Partendo dai primi esperimenti che hanno portato allo sviluppo del concetto di nucleo e, successivamente, allo sviluppo del modelli nucleari si arriverà a definire l'attuale struttura del Modello Standard.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)
Capacità di identificare gli elementi distintivi nella fisica nucleare e subnucleare. Capacità di comprendere le analogie e le differenze tra i vari tipi di interazioni. Capacità di estrapolare i concetti appresi a ricerche future. Capacità di calcolare i parametri caratterizzanti i decadimenti e le reazioni tra particelle elementari e nuclei.
Abilità comunicative (communication skills).
Competenze nella comunicazione nell’ambito della Fisica Nucleare e delle Particelle Elementari, utilizzo del linguaggio scientifico e della terminologia tipica della Fisica Nucleare e Subnucleare
Capacità di apprendimento (learning skills).
Acquisizione di adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e della capacità di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo della fisica nucleare e delle particelle che in ambiti contigui.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso si basa su lezioni frontali ed esercitazioni.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Non sono richieste propedeuticità obbligatorie ma è fondamentale la conoscenza approfondita della meccanica quantistica e della teoria dei campi.
Frequenza lezioni
La frequenza al corso è di norma obbligatoria (consultare il Regolamento Didattico del Corso di Studi)
Contenuti del corso
Introduzione
Il Modello Standard della fisica delle particelle. Interazioni delle particelle con la materae. Esperimenti ad acceleratore
Concetti sottostanti:
Unità naturali Riferimenti alla relatività speciale (massa invariante, energia di soglia, sistema CM e LAB
Tassi di decadimento e sezione d'urto
La regola d'oro di Fermi. Decadimenti. Sezioni d'urto di interazione. Sezione d'urto differenziale
La nascita del concetto di nucleo.
L'esperimento di Rutherford e la nascita del concetto di nucleo atomico. Interazione di Coulomb e sua sezione d'urto. La scoperta del protone e del neutrone. La scoperta del positrone e del muone. La struttura degli adroni: lo scattering di elettroni su nuclei e nucleoni.
Interazioni di scambio.
Diagrammi di Feynman e particelle virtuali. Introduzione alla QED. Regole di Feynman per la QED.
Annichilazione elettrone-positrone. Spin nell'annichilazione elettrone-positrone. chiralità.
Scattering elastico elettrone-protone
Sondare la struttura del protone. Rutherford e Mott scattering. Fattori di forma. Scattering elastico relativistico elettrone-protone. La formula di Rosenbluth
Deep Inelastic Scattering
Scattering anelastico elettrone-protone. Diffusione anelastica profonda. Scattering di quark elettroni. Il modello quark-parton. Scattering elettrone-protone al collisore HERA. Misure della funzione di distribuzione dei partoni
Simmetrie e modello a quark
Simmetrie in meccanica quantistica. Simmetria gustativa. Combinando i quark in adroni. Funzioni d'onda dei barioni dello stato fondamentale. Rappresentazione isospin di antiquark. Mesone afferma. SU(3) simmetria del sapore
Testi di riferimento
Si consiglia l'utilizzo degli appunti e delle dispense che vengono fornite durante il corso.
Possibili testi di riferimento da non considerarsi esaustivi:
W. E. Burcham and M. Jobes, Nuclear and Particle Physics, Pearson Education
Mark Thomson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press
B.Pohv et al: Particles and Nuclei; Bollati Boringhieri, Torino.
R.N. Cahn e G. Goldhaber The Experimental Foundations of Particle Physics, Cambridge University Press
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Introduzione al Modello Standard 2 | Appunti |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Metodi e criteri di valutazione dell’apprendimento: l’esame verterà in una prova orale volta alla verifica delle capacità critiche dello studente di confrontarsi con le problematiche fenomenologiche e sperimentali proprie della fisica delle nucleare e subnucleare. Si verificherà la capacità e la chiarezza di esposizione, l’abilità ad inquadrare il tema richiesto in un contesto generale e la capacità di utilizzo degli strumenti fisici e di calcolo appresi.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Criteri per l’attribuzione del voto finale: il voto finale scaturirà dall’esito della prova orale in cui il peso maggiore sarà dato alle capacità critiche mostrate dallo studente.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Le domande di seguito riportate non costituiscono un elenco esaustivo ma rappresentano solo alcuni esempi