HADRONIC PHYSICS WITH ELECTROWEAK PROBES

Il corso si propone di fornire agli studenti, a prescindere dal curriculum di studi che essi hanno scelto, una formazione avanzata su fisica adronica e fisica dei neutrini, con particolare riferimento alla struttura della materia adronica, alla forza di interazione elettrodebole ed alle oscillazioni di neutrino, mediante lo studio e il coinvolgimento diretto in esperimenti in via di realizzazione al Jefferson Lab e al FermiLab. L'approccio seguito è di tipo osservativo-sperimentale.

Conoscenza e capacità di comprensione

Comprensione critica degli sviluppi più avanzati della Fisica Moderna sia negli aspetti teorici che di laboratorio e delle loro interconnessioni. Adeguata conoscenza degli strumenti matematici e informatici avanzati di uso corrente nei settori della ricerca di base e applicata. Notevole padronanza del metodo scientifico, e comprensione della natura e dei procedimenti della ricerca in Fisica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Capacità di identificare gli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario, ed essere in grado di effettuare le approssimazioni richieste. Capacità di utilizzo di strumenti di calcolo matematico analitico e numerico e delle tecnologie informatiche, incluso lo sviluppo di programmi software.

Autonomia di giudizio

Capacità di argomentare personali interpretazioni di fenomeni fisici, confrontandosi nell’ambito di gruppi di lavoro.

Abilità comunicative

Capacità di comunicare in lingua italiana e in lingua inglese nei settori avanzati della Fisica. Capacità di presentare una propria attività di ricerca o di rassegna a un pubblico di specialisti o di profani.

Capacità di apprendimento

Capacità di acquisire adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze. Capacità di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo prescelto che in campi scientificamente vicini. 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. Capacità di acquisire, attraverso lo studio autonomo, conoscenze in nuovi campi scientifici.

L'insegnamento verrà svolto mediante lezioni frontali e sessioni hands-on (hardware e/o software).

Frequenza del corso di "Fisica Nucleare e Subnucleare".

Di norma obbligatoria.

Metodi e tecniche di produzione di sonde elettrodeboli

1) Interazione di particelle cariche con la materia. Effetti di polarizzazione. Radiazione Cerenkov. Scattering multiplo.

2) Interazione di fotoni con la materia. Produzione di fasci di fotoni: a) Bremsstrahlung su: i) sostanze amorfe e ii) cristalli; b) Annichilazione in volo di positroni; c) Effetto Compton inverso di luce laser su elettroni. Descrizione di fasci polarizzati.

3) Fasci di neutrini muonici e loro produzione mediante acceleratori di particelle cariche – Neutrini prodotti nell’atmosfera terrestre – Neutrini di origine astrofisica.

Proprietà della materia adronica

4) Reazioni fotonucleari. Emissione di fotoneutroni. Foto-produzione di mesoni.

5) Risonanze Barioniche e loro eccitazione. Esperimenti di scattering di elettroni su bersaglio adronico in corso di svolgimento a Jefferson Lab.

Rivelazione di particelle e radiazione di alta energia

6) Raggi cosmici. Muoni cosmici. Rivelazione di muoni e neutrini

7) Sciami elettromagnetici e adronici. Calorimetri elettromagnetici. Calorimetri adronici.

8) Time Projection Chambers e loro utilizzo in Fisica delle alte energie. La TPC di ICARUS per esperimenti di oscillazioni a corto range presso il FermiLab.

1) E. Segrè: Nuclei e particelle; Zanichelli, Bologna
2) W.S.C. Williams: Nuclear and Particle Physics; Clarendon Press, Oxford
3) C. Gruben – B. Shwartz: Particle Detectors; Cambridge Monographs 9780521840064

Verifica orale con presentazione di una tesina finale.

Tutti gli argomenti trattati durante il corso saranno oggetto d'esame.