Insegnamento ASTROFISICA NUCLEARE
- Corso
- Fisica
- Codice insegnamento
- A001724
- Curriculum
- Astrofisica e astroparticelle
- Docente
- Maurizio Maria Busso
- Docenti
-
- Maurizio Maria Busso
- Ore
- 42 ore - Maurizio Maria Busso
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2021
- Erogato
- 2021/22
- Attività
- Affine/integrativa
- Ambito
- Attività formative affini o integrative
- Settore
- FIS/05
- Tipo insegnamento
- Opzionale (Optional)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Italiano (salvo diversa richiesta degli studenti, nel qual caso il corso potrà essere in Inglese)
- Contenuti
Fisica delle Stelle, dei processi nucleari che, in esse, modificano gradualmente la composizione della materia generando energia, e dei processi di restituzione dei materiali modificati dalla nucleosintesi, mediante esplosioni di supernova o venti stellari.- Testi di riferimento
STELLAR EVOLUTION AND NUCLEOSYNTHESIS, S.G. RYAN E A.J. NORTON (Cambridge Univ. Press).
EVOLUZIONE STELLARE, V. CASTELLANI (Sistina edizioni, Roma)- Obiettivi formativi
Conoscenza approfondita della moderna astrofisica nucleare.- Prerequisiti
Buona conoscenza della fisica classica e delle parti di fisica moderna insegnate al corso di laurea triennale in fisica. Ottimo controllo degli strumenti matematico del calcolo differenziale ed integrale.- Metodi didattici
Lezioni frontali con ausilio di materiali audio-visivi.- Altre informazioni
I testi consigliati sono un riferimento per studi aggiuntivi. Il docente renderà disponibili sul sito UNISTUDIUM le dispense del corso grtuitamente.- Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame Orale- Programma esteso
- 1. Elementi propedeutici all'Astrofisica Nucleare. Le osservazioni stellari e la misura delle distanze. Parallassi trigonometriche, spettroscopiche, statistiche. Stelle variabili e calibratori di distanza: le cefeidi. Distanze da esplosioni stellari: prima introduzione alle supernovae. Classificazioni stellari mono- e bi-parametriche. Diagramma di H-R. Diagrammi colore-colore. Calibrazioni della temperatura e temperatura efficace. Modelli di atmosfera stellare. Opacità e processi atomici e molecolari nelle atmosfere. Cenni sul trasporto radiativo. Attività stellare e campi magnetici. Cicli solari e vento solare. Spettroscopia e misura di abbondanze di elementi chimici. Popolazioni stellari. Ammassi stellari.
2. Fisica delle Stelle [e richiami di fisica generale]. Probabilità degli stati di un sistema di particelle. Equazioni di Saha e di Boltzmann. Statistiche di Maxwell, Bose-Einstein e Fermi-Dirac. Materia ad alta densità: la degenerazione elettronica. Richiami di termodinamica con applicazioni alla materia stellare. Teorema del viriale. Equazioni dell’equilibrio di una struttura stellare. Soluzioni politropiche. L’importanza della radiazione: equilibrio radiativi e pressione di radiazione. Equazioni di stato per materia degenere. Equilibrio di strutture degeneri e massa di Chandrasekhar. Interazioni elettro-debole e forte: le forze nucleari agenti nelle stelle. Energia di legame e distribuzione degli elementi. Abbondanze chimiche nel sistema solare e in altri ambienti galattici. Abbondanze in oggetti ad alto redshift.
3. Reazioni nucleari nelle stelle e loro probabilità. Sezioni d’urto e tassi di reazione. Vari tipi di reazione in condizioni stellari: il picco di Gamow. Reazioni di bruciamento dell’idrogeno nel Sole. Esperimenti per la misura delle sezioni d’urto in condizioni solari: l’esperimento LUNA. Problemi legati alle interazioni deboli e la vita media del neutrone. Neutrini solari ed esperimenti ad essi legati. Cenni sulle oscillazioni neutriniche. Combustione dell’idrogeno in fasi avanzate. Produzione dell’26Al. Misura dell’26Al. Radioattività fossili e problemi di datazione. Bruciamento dell’He e innesco di reazioni nucleari in condizioni degeneri (He-flash). Reazioni tra ioni ad alta carica (Z > 2) in stelle massicce. Evoluzione e generazione di energia nelle stelle in fasi idrostatiche. Processi di cattura neutronica e loro classificazione (r-process e s-process). Nucleosintesi da catture neutroniche in stelle di diversa massa. Esperimenti per la misura di sezioni d’urto di cattura neutronica.
4. Nucleosintesi esplosiva e nucleosintesi non-stellare (8 ore)
Richiami sui modelli cosmologici standard. Nucleosintesi cosmologica. Le abbondanze degli elementi leggeri e la loro evoluzione. Il contributo (positivo e negativo) delle stelle e il meccanismo di Cameron-Fowler. Raggi cosmici. Il modello “leaky-box”. Raggi cosmici galattici e non: il vento solare e il suo contributo. Reazioni di spallazione nei raggi cosmici e il problema delle anomalie di Ne e Xe. Componenti di Ne e Xe anomali: distinzione tra contributi di spallazione e stellare. Nucleosintesi esplosiva in supernovae. Nucleosintesi nelle stelle novae e loro interpretazione fisica.