ID:
SCC0115
Durata (ore):
64
CFU:
8
SSD:
FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
Anno:
2025
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (23/02/2026 - 12/06/2026)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Attraverso questo insegnamento, lo studente dell'ultimo anObiettivi 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.
no del corso di laurea in Fisica potra' capire come i concetti e i metodi acquisiti nei corsi di Elettromagnetismo e di Fisica Quantistica consentano di descrivere e comprendere il fenomeno dell'aggregazione della materia e della formazione di strutture complesse, quali atomi,molecole e solidi. Particolare attenzione sara' rivolta ai principali metodi di indagine sperimentale e alla descrizione su base statistica dei sistemi macroscopici. Pertanto l'insegnamento si colloca come naturale punto di arrivo del percorso di laurea triennale.
Alla conclusione del corso lo studente dovra' essere in grado di:
1) ridurre un problema complesso nei suoi elementi essenziali per poi formalizzarli matematicamente;
2) individuare gli strumenti di indagine teorici e sperimentali piu' appropriati per investigare una data proprieta' fisica.
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.
no del corso di laurea in Fisica potra' capire come i concetti e i metodi acquisiti nei corsi di Elettromagnetismo e di Fisica Quantistica consentano di descrivere e comprendere il fenomeno dell'aggregazione della materia e della formazione di strutture complesse, quali atomi,molecole e solidi. Particolare attenzione sara' rivolta ai principali metodi di indagine sperimentale e alla descrizione su base statistica dei sistemi macroscopici. Pertanto l'insegnamento si colloca come naturale punto di arrivo del percorso di laurea triennale.
Alla conclusione del corso lo studente dovra' essere in grado di:
1) ridurre un problema complesso nei suoi elementi essenziali per poi formalizzarli matematicamente;
2) individuare gli strumenti di indagine teorici e sperimentali piu' appropriati per investigare una data proprieta' fisica.
Prerequisiti
Per una comprFisica quantistica con esercitazioni (Modulo 1)
Elettromagnetismo (Moduli 1 e 2)
ensione ottimale del corso lo studente dovra' aver acquisito familiarita' con l'Elettromagnetismo e le basi della Fisica Quantistica.
Elettromagnetismo (Moduli 1 e 2)
ensione ottimale del corso lo studente dovra' aver acquisito familiarita' con l'Elettromagnetismo e le basi della Fisica Quantistica.
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
La prova finale orale puo' essere sostenuta in due parti o in un'uL'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.
nica soluzione a discrezione dello studente. Il candidato verra' prima esaminato sulla parte di fisica statistica: gli/le verra' sottoposto un esercizio che dovra' impostare e risolvere sotto la supervisione del docente. Questa prova permette di verificare la capacita' dello studente di comprendere il problema posto, identificare il meccanismo fisico alla base del fenomeno e formulare un semplice modello per l'interpretazione quantitativa del problema. Successivamente verranno discussi uno o piu' argomenti trattati nel corso. Questa seconda parte permette di verificare le lo studente abbia compreso in profondita' i meccanismi fisici alla base dei fenomeni discussi. Il requisito minimo per passare la prova comprende una corretta impostazione concettuale del problema proposto e una conoscenza di massima degli argomenti affrontati. Per superare l'esame con successo lo studente dovra' aver svolto correttamente l'esercizio e dimostrare una solida comprensione degli argomenti trattati. Il massimo dei voti viene concesso allo studente che abbia risolto correttamente l'esercizio proposto senza aiuti da parte del docente e risposto in modo pienamente soddisfacente alle domande poste. Questa prima prova parziale verra' valutata con un voto in trentesimi e potra' essere sostenuta a partire dalla fine del primo semestre. La seconda parte dell'esame, che potra' avere luogo dopo la fine del secondo semestre, si svolge con le medesime modalita' della prima prova parziale ma riguardera' la fisica degli atomi a piu' elettroni, la fisica molecolare e dei solidi. Anche questa seconda prova parziale verra' valutata con gli stessi criteri della prima e dara' luogo a un voto in trentesimi.
Il voto finale si ottiene dalla media dei due voti assegnati.
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.
nica soluzione a discrezione dello studente. Il candidato verra' prima esaminato sulla parte di fisica statistica: gli/le verra' sottoposto un esercizio che dovra' impostare e risolvere sotto la supervisione del docente. Questa prova permette di verificare la capacita' dello studente di comprendere il problema posto, identificare il meccanismo fisico alla base del fenomeno e formulare un semplice modello per l'interpretazione quantitativa del problema. Successivamente verranno discussi uno o piu' argomenti trattati nel corso. Questa seconda parte permette di verificare le lo studente abbia compreso in profondita' i meccanismi fisici alla base dei fenomeni discussi. Il requisito minimo per passare la prova comprende una corretta impostazione concettuale del problema proposto e una conoscenza di massima degli argomenti affrontati. Per superare l'esame con successo lo studente dovra' aver svolto correttamente l'esercizio e dimostrare una solida comprensione degli argomenti trattati. Il massimo dei voti viene concesso allo studente che abbia risolto correttamente l'esercizio proposto senza aiuti da parte del docente e risposto in modo pienamente soddisfacente alle domande poste. Questa prima prova parziale verra' valutata con un voto in trentesimi e potra' essere sostenuta a partire dalla fine del primo semestre. La seconda parte dell'esame, che potra' avere luogo dopo la fine del secondo semestre, si svolge con le medesime modalita' della prima prova parziale ma riguardera' la fisica degli atomi a piu' elettroni, la fisica molecolare e dei solidi. Anche questa seconda prova parziale verra' valutata con gli stessi criteri della prima e dara' luogo a un voto in trentesimi.
Il voto finale si ottiene dalla media dei due voti assegnati.
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)
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