ID:
SCC0115
Durata (ore):
64
CFU:
8
SSD:
FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 13/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Obiettivi Formativi
L'obiettivo del corso è fornire agli studenti le nozioni di base della struttura nucleare e delle interazioni nucleari e subnucleari nonché delle tecniche teoriche e sperimentali necessari per il loro studio. Il tutto viene presentato nell'ambito della fisica moderna con l'applicazione della meccanica quantistica e con l'utilizzo della meccanica relativistica. Sono presentati anche la fisica di base della produzione di energia nucleare e del funzionamento del Sole.
Risultati di Apprendimento Attesi
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
1. Comprendere e descrivere la struttura dettagliata del nucleo in termini dei vari modelli esistenti.
2. Calcolare e analizzare semplici sezioni d’urto in fisica nucleare e subnucleare.
3. Comprendere e descrivere i vari aspetti della fisica nucleare e subnucleare sperimentale; ovvero la costruzione e il funzionamento dei vari tipi di rivelatori e acceleratori.
4. Comprendere e descrivere le basi dell'attuale modello standard delle interazioni fondamentali.
L'obiettivo del corso è fornire agli studenti le nozioni di base della struttura nucleare e delle interazioni nucleari e subnucleari nonché delle tecniche teoriche e sperimentali necessari per il loro studio. Il tutto viene presentato nell'ambito della fisica moderna con l'applicazione della meccanica quantistica e con l'utilizzo della meccanica relativistica. Sono presentati anche la fisica di base della produzione di energia nucleare e del funzionamento del Sole.
Risultati di Apprendimento Attesi
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
1. Comprendere e descrivere la struttura dettagliata del nucleo in termini dei vari modelli esistenti.
2. Calcolare e analizzare semplici sezioni d’urto in fisica nucleare e subnucleare.
3. Comprendere e descrivere i vari aspetti della fisica nucleare e subnucleare sperimentale; ovvero la costruzione e il funzionamento dei vari tipi di rivelatori e acceleratori.
4. Comprendere e descrivere le basi dell'attuale modello standard delle interazioni fondamentali.
Prerequisiti
Fisica quantistica con esercitazioni (Modulo 1)
Elettromagnetismo (Moduli 1 e 2)
Elettromagnetismo (Moduli 1 e 2)
Metodi didattici
Lezioni convenzionali alla lavagna, le lezioni di esercitazione in aula comprese, per un totale di 64 ore.
Le dispense sono disponibili online sulla piattaforma e-Learning.
Le dispense sono disponibili online sulla piattaforma e-Learning.
Verifica Apprendimento
L'esame del corso si articola in un'unica prova scritta finale, senza l'ausilio di appunti o libri di testo, della durata di tre ore. Vengono proposti vari problemi di meccanica classica, quantistica e relativistica, di interazioni e struttura nucleare, con l'obiettivo di verificare la capacità dello studente di affrontare e risolvere problemi di fisica nucleare e subnucleare, utilizzando le tecniche illustrate ed esemplificate durante il corso.
Per accertare le proprie capacità espositive in fisica nucleare e subnucleare, gli studenti sono tenuti a svolgere due temi di una pagina su argomenti relativi al corso scelti da un ampio elenco di sei possibilità. Inoltre, una serie di esercizi divisi in due categorie principali (cinematica/diffusione e simmetria/numeri quantistici) sono proposti con sei possibili esercizi in ciascuna.
Per superare la prova con un voto minimo, gli studenti sono tenuti a rispondere correttamente ad almeno uno per ciascuna sezione. Un totale di cinque risposte sostanzialmente corrette più due temi esaurienti otterranno 30/30, la lode è riservata a sei o più risposte pienamente corrette.
Per accertare le proprie capacità espositive in fisica nucleare e subnucleare, gli studenti sono tenuti a svolgere due temi di una pagina su argomenti relativi al corso scelti da un ampio elenco di sei possibilità. Inoltre, una serie di esercizi divisi in due categorie principali (cinematica/diffusione e simmetria/numeri quantistici) sono proposti con sei possibili esercizi in ciascuna.
Per superare la prova con un voto minimo, gli studenti sono tenuti a rispondere correttamente ad almeno uno per ciascuna sezione. Un totale di cinque risposte sostanzialmente corrette più due temi esaurienti otterranno 30/30, la lode è riservata a sei o più risposte pienamente corrette.
Contenuti
• Introduzione – Fondamenti della Meccanica Quantistica e Relativistica:
› La dualità onda–corpuscolo e il principio di indeterminazione;
› Le trasformazioni di Lorentz;
› La formulazione covariante a quattro dimensioni spazio–temporali;
› Richiami dell’elettromagnetismo classico.
• La Struttura del Nucleo e i Processi Nucleari:
› Le caratteristiche dei nuclei;
› L'energia di legame e la stabilità;
› Modelli del nucleo – a goccia di liquido, a guscio, a gas di Fermi;
› Decadimenti alfa, gamma e beta;
› Catene di decadimento radioattivo naturali;
› Il deutone e la diffusione nucleone–nucleone a bassa energia;
› Fissione, fusione e i principi del reattore nucleare.
• L'Interazione Radiazione–Materia:
› Introduzione alle forme di radiazioni;
› Concetto e definizione della sezione d'urto;
› L’esperienza di diffusione di Rutherford;
› Regola d'oro di Fermi.
› Le interazioni di fotoni con la materia;
› La propagazione di neutroni in materia;
› Raggi cosmici e le loro interazioni con l'atmosfera.
• I Rivelatori di Radiazioni e di Particelle:
› La classificazione dei rivelatori;
› Le caratteristiche generali – spettri, risoluzione, statistiche;
› Rilevatori a gas;
› Rivelatori a semiconduttore;
› Scintillatori;
› CCD.
• Acceleratori di Particelle:
› Classificazione degli acceleratori;
› Acceleratori lineari;
› Betatrone, ciclotrone, sincrotrone.
• Il Modello Standard delle Fisica delle Particelle Elementari:
› Classificazione delle particelle elementari;
› L'interazione elettrodebole;
› L'interazione nucleare forte;
› La grande unificazione e oltre.
› La dualità onda–corpuscolo e il principio di indeterminazione;
› Le trasformazioni di Lorentz;
› La formulazione covariante a quattro dimensioni spazio–temporali;
› Richiami dell’elettromagnetismo classico.
• La Struttura del Nucleo e i Processi Nucleari:
› Le caratteristiche dei nuclei;
› L'energia di legame e la stabilità;
› Modelli del nucleo – a goccia di liquido, a guscio, a gas di Fermi;
› Decadimenti alfa, gamma e beta;
› Catene di decadimento radioattivo naturali;
› Il deutone e la diffusione nucleone–nucleone a bassa energia;
› Fissione, fusione e i principi del reattore nucleare.
• L'Interazione Radiazione–Materia:
› Introduzione alle forme di radiazioni;
› Concetto e definizione della sezione d'urto;
› L’esperienza di diffusione di Rutherford;
› Regola d'oro di Fermi.
› Le interazioni di fotoni con la materia;
› La propagazione di neutroni in materia;
› Raggi cosmici e le loro interazioni con l'atmosfera.
• I Rivelatori di Radiazioni e di Particelle:
› La classificazione dei rivelatori;
› Le caratteristiche generali – spettri, risoluzione, statistiche;
› Rilevatori a gas;
› Rivelatori a semiconduttore;
› Scintillatori;
› CCD.
• Acceleratori di Particelle:
› Classificazione degli acceleratori;
› Acceleratori lineari;
› Betatrone, ciclotrone, sincrotrone.
• Il Modello Standard delle Fisica delle Particelle Elementari:
› Classificazione delle particelle elementari;
› L'interazione elettrodebole;
› L'interazione nucleare forte;
› La grande unificazione e oltre.
Lingua Insegnamento
Italiano
Altre informazioni
Orario di ricevimento:
su appuntamento (contattare philip.ratcliffe@uninsubria.it)
su appuntamento (contattare philip.ratcliffe@uninsubria.it)
Corsi
Corsi
Fisica
Laurea
3 anni
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Persone
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Docenti di ruolo di IIa fascia
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