Insegnamento FISICA SUBATOMICA
| Nome del corso di laurea | Fisica |
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| Codice insegnamento | GP005461 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Sergio Scopetta |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 9 |
| Regolamento | Coorte 2019 |
| Erogato | Erogato nel 2021/22 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Microfisico e della struttura della materia |
| Settore | FIS/04 |
| Anno | 3 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Teoria elementare della diffusione, struttura elettromagnetica di nucleoni e nuclei, modelli di struttura del nucleo e del protone, introduzione alle particelle elementari, applicazioni pratiche della fisica nucleare e subnucleare |
| Testi di riferimento | S. Krane, "Introductory Nuclear Physics", Wiley, 1988. A. Das, T. Ferbel, "Introduction to Nuclear and Particle Physics", World Scientific, 2003. C. Bernardini, C. Guaraldo, "Fisica del Nucleo", Editori Riuniti, 1982. A.G. Sitenko, V.K. Tartakovski, "Lectures on the Theory of the nucleus", 1975. W.S.C. Williams, "Nuclear and Particle Phyisics", Oxford, 1990. K. Heyde, "Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics", IOP, 1994 |
| Obiettivi formativi | Acquisizione di nozioni elementari di fisica nucleare e subnucleare; conoscenza dei campi di applicazione della Fisica nucleare e subnucleare; capacità tecnica di risolvere esercizi di meccanica quantistica applicata ai sistemi nucleari e subnucleari; apprendimento di metodi specifici di studio dei sistemi fisici microscopici (dalla fenomenologia alla verifica della conservazione o violazione di simmetrie fino ad una modellizzazione efficiente dei fenomeni microscopici). |
| Prerequisiti | Per la comprensione degli argomenti trattati è indispensabile possedere nozioni di analisi matematica, metodi matematici per la fisica, fisica generale ed e' importante aver acquisito in corsi paralleli nozio ni di meccanica quantistica elementare. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali. Uso sporadico di audiovisivi. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame consiste in una prova orale nella quale il candidato deve dimostrare di aver compreso i principi della fisica nucleare e subnucleare. Consiste in quesiti quantitativi estratti da una lista fornita agli studenti durante il corso, che devono dimostrare l'acquisizione di competenze tecniche, seguite da una discussione orale, che consiste di due domande a risposta aperta, che devono stabilire il liverllo di comprensione della materia. La durata della prova e' di circa un'ora. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | A) Proprieta' dei sistemi nucleari e subnucleari In questa prima parte del Corso sara' sufficiente ipotizzare, su base sperimentale, che la forza nucleare sia fortemente attrattiva e a corto range, senza specificarne ulteriormente le caratteristiche. 1) Terminologia. Sistema Naturale di Unita' di misura. 2) Concetto di sezione d'urto; sezione d'urto di Rutherford classica e quantistica. Scoperta del nucleo atomico. 3) Dimensioni dei sistemi nucleari e subnucleari: fattore di forma di una distribuzione di carica. Densita' nucleari. 4) Reazioni nucleari. Leggi di conservazione. Scoperta del neutrone. 5) Masse ed energia di legame dei sistemi nucleari e subnucleari. Modello a goccia del nucleo. Formula semiempirica delle masse. 6) Leggi del decadimento radioattivo. Radioattivita'. Tipi di decadimento. Metodi di datazione. 7) Il nucleo come sistema di molti corpi interagenti. Caratteristiche: spin, parita'. 8) Proprieta' elettromagnetiche dei sistemi nucleari e subnucleari. Momenti di multipolo elettrico e magnetico. 9) Principio della Risonanza Magnetica Nucleare. Descrizione quantistica e classica. Cenni alle applicazioni. 10) Esercizi di riepilogo sulla prima parte. B) - Struttura dei nuclei atomici Questa parte del Corso consiste in un'introduzione alla struttura quantomeccanica dei nuclei. 11) Somma di momenti angolari in Meccanica Quantistica. Coefficienti di Clebsch Gordon. 12) Invarianza dalla carica delle forze nucleari. Spin isotopico. Il nucleone. 13) Sistema di due particelle e di due nucleoni immersi in un potenziale centrale esterno; Sistema di due particelle e di due nucleoni interagenti con un potenziale centrale. Il caso generale di N particelle. 14) Introduzione allo scattering quantistico non relativistico da potenziale centrale. Metodo degli sfasamenti. 15) Equazione di Lippmann - Schwinger. Funzione di Green. Approssimazione di Born. 16) Sezione d'urto differenziale e totale. Teorema Ottico. Concetto di lunghezza di scattering. 17) Il potenziale realistico nucleone-nucleone. Il deutone: interazioni non centrali e forze tensoriali. 18) Il Modello a shell nucleare - 1. Trattazione elementare. 19) Il Modello a shell nucleare - 2. Correzione di spin-orbita. Riproduzione dei numeri magici. Successo e limiti del modello a shell. Cenni ad altri modelli dinamici. 20) Interazione di scambio. Potenziale di Yukawa. 21) Esercizi di riepilogo sulla seconda parte. C) Interazioni fondamentali, Fisica Subnucleare, applicazioni. Nell'ultima parte del Corso verranno introdotte le interazioni fondamentali, usando come laboratorio il nucleo e il nucleone, visti come sistemi quantistici di particelle interagenti. 22) Le Interazioni fondamentali. Particelle elementari del modello standard. Interazioni nucleari forti. Cenni alle simmetrie SU(N) in fisica subatomica. 23) Modello a quark statico, multipletti barionici e mesonici, funzioni d'onda di spin-sapore. 24) Il colore. Cenni alla moderna teoria delle interazioni forti. Esempio nel modello a quark statico: momenti di dipolo magnetico di protone e neutrone. 25) Esempio di un semplice modello dinamico: calcolo dei fattori di forma elettromagnetici del protone. 26) Decadimento alfa. 27) Il decadimento beta. Il neutrino. Teoria di Fermi del decadimento beta nucleare. 28) Interazioni deboli. Violazione della conservazione della parita'. 29) Fissione nucleare. Cenni alle applicazioni. 30) Fusione nucleare. Cenni alle applicazioni. 31) Nucleosintesi stellare. 32) Esercizi di riepilogo sull'ultima parte. |