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FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE

Tiziano VIRGILI FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE

0522600030
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2023/2024

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2021
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
TIZIANO VIRGILI T Curriculum
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO HA L'OBIETTIVO DI PRESENTARE CONCETTI, METODI E RISULTATI SPERIMENTALI DELLA FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE, CON PARTICOLARE ATTENZIONE VERSO TEMI DI RICERCA CONTEMPORANEA.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
IL CORSO INTENDE FORNIRE UN QUADRO AMPIO ED APPROFONDITO SULLE EVIDENZE SPERIMENTALI CHE HANNO CONDOTTO ALLA FORMULAZIONE DEL MODELLO STANDARD DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI E SULLE PROBLEMATICHE CHE SONO ATTUALMENTE OGGETTO DI RICERCA.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
DURANTE LO SVOLGIMENTO DEL CORSO, GLI STUDENTI SONO CHIAMATI INTERATTIVAMENTE A SVOLGERE ALCUNI SEMPLICI ESERCIZI O CALCOLI SOTTO LA GUIDA DEL DOCENTE. ESSI SONO STIMOLATI A SIMULARE I MECCANISMI DI PROGETTAZIONE CONCETTUALE DEGLI ESPERIMENTI DI ALTE ENERGIE.

Prerequisiti
È RICHIESTA LA CONOSCENZA DEI SEGUENTI ARGOMENTI:
MECCANICA QUANTISTICA. SIMMETRIE CONTINUE. ELETTROMAGNETISMO CLASSICO E RELATIVITÀ RISTRETTA. EQUAZIONI D’ONDA RELATIVISTICHE DI MAXWELL, KLEIN-GORDON E DIRAC. FORMALISMO LAGRANGIANO E SVILUPPI PERTURBATIVI (DIAGRAMMI DI FEYNMAN). ELEMENTI FONDAMENTALI DI FISICA ATOMICA E NUCLEARE. DECADIMENTI RADIOATTIVI. MODELLI NUCLEARI. CLASSIFICAZIONE DELLE PARTICELLE.
Contenuti
COLLISIONI IN MECCANICA RELATIVISTICA E QUANTISTICA
VARIABILI DI MANDELSTAM; DIAGRAMMI DI DALIZ; DISTRIBUZIONI DI RAPIDITÀ E IMPULSO TRASVERSO MATRICE S E SUE PROPRIETÀ; RELAZIONI CON GLI OSSERVABILI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)
RIVELATORI DI PARTICELLE ED APPARATI SPERIMENTALI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

COLLISIONI NUCLEARI DI ALTA ENERGIA
GEOMETRIA DELLE COLLISIONI; IL MODELLO DI GLAUBER; RISULTATI SPERIMENTALI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)
GEOMETRIA DELLE COLLISIONI; IL MODELLO DI GLAUBER; RISULTATI SPERIMENTALI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)
ACCELERATORI DI PARTICELLE
DAL BETATRONE AI COLLIDER, PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO; OSCILLAZIONI DI BETATRONE E DI SINCROTRONE; STABILITA’ DI FASE (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

INTERAZIONI DEBOLI E LORO PROPRIETA’
CLASSIFICAZIONE INTERAZIONI DEBOLI; CORRENTI NEUTRE E CORRENTI CARICHE; DECADIMENTI LEPTONICI, SEMI-LEPTONICI E ADRONICI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

FENOMENOLOGIA DELLE INTERAZIONI DEBOLI
DECADIMENTI DEBOLI DEI QUARK; MECCANISMO GIM; IL DOPPIETTO KAONE – ANTIKAONE NEUTRO. (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

IL MODELLO STANDARD (1)
RICHIAMI DI TEORIA DEI CAMPI - RICHIAMI DI QED – LA RINORMALIZZAZIONE IN QED (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 2)


IL MODELLO STANDARD (2)
IL MECCANISMO DI HIGGS -
CAMPO SCALARE REALE E COMPLESSO (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

IL MODELLO STANDARD (3)
L’INTERAZIONE DEBOLE: TEORIA “V-A” – TEORIA “IVB” - ROTTURA SPONTANEA DI SIMMETRIA LOCALE IN TEORIA NON ABELIANA -
LA LAGRANGIANA DEL MODELLO STANDARD (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

VERIFICHE SPERIMENTALI DEL MODELLO STANDARD (1):
MISURA DELLE COSTANTI DELLA TEORIA
SCOPERTA DEI BOSONI W E Z; (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 2)

VERIFICHE SPERIMENTALI DEL MODELLO STANDARD (2):
MISURA DEI BOSONI W E Z A LEP; DETERMINAZIONE DEGLI ACCOPPIAMENTI DEBOLI E DEL NUMERO DI FAMIGLIE. DETERMINAZIONE DEL NUMERO DI COLORI - SCOPERTA DEL TOP (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 2)

VERIFICHE SPERIMENTALI DEL MODELLO STANDARD (3):
SCOPERTA DEL BOSONE DI HIGGS A LHC - MISURA DELLA SUA MASSA E DELLO SPIN
LA FISICA OLTRE IL MODELLO STANDARD (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

QUARK E ADRONI
RISONANZE PIONE – NUCLEONE; PARITÀ G – RICHIAMI DEL MODELLO A QUARK.
I QUARK “C”, “B” E “T” (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 2)

IL MODELLO A PARTONI (1)
SCATTERING PROFONDAMENTE ANELASTICO
CINEMATICA E CALCOLO DELLA SEZIONE D’URTO. LE FUNZIONI DI STRUTTURA. (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

IL MODELLO A PARTONI (2)
SCALING DI BJORKEN E MODELLO A PARTONI
MODELLO A PARTONI E MODELLO A QUARK (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

IL MODELLO A PARTONI (3)
INTERAZIONI NEUTRINO-NUCLEONE. FUNZIONI DI STRUTTURA E REGOLE DI SOMMA.
IL “MARE” E I GLUONI. RISULTATI SPERIMENTALI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

LE INTERAZIONI FORTI
IL COLORE – LAGRANGIANA DELLA QCD
EFFETTI DELLA RINORMALIZZAZIONE: LIBERTÀ ASINTOTICA E “RUNNING” DELLA COSTANTE _S (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

VERIFICHE SPERIMENTALI DELLA QCD
LA QCD AL LEP – I JET.
VERIFICA DEL “RUNNING” DELLA COSTANTE ALFA STRONG – VERIFICA DELLA PRESENZA DEI GLUONI.
(ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

IL PLASMA DI QUARK E GLUONI (1)
LA MATERIA NUCLEARE AD ALTISSIMA DENSITÀ E PRESSIONE. IL “BOOTSTRAP” MODEL.
DECONFINAMENTO. (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)

IL PLASMA DI QUARK E GLUONI (2)
RISULTATI SPERIMENTALI:
AUMENTO DI STRANEZZA, SOPPRESSIONE DI J/PSI (ORE LEZ. 2, ORE ESERC. 0)


Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO CONSTA DI 40 ORE DI LEZIONI FRONTALI E 8 ORE DI ESERCITAZIONI. SONO PREVISTE LEZIONI ED ESERCITAZIONI CHE VERTERANNO SUGLI ARGOMENTI ESPOSTI ANCHE CON L'AUSILIO DI MATERIALE AUDIOVISIVO. PER LE ESERCITAZIONI È PREVISTA LA PARTECIPAZIONE DIRETTA DEGLI STUDENTI CHE SARANNO INVITATI A SVOLGERE E A DISCUTERE IN AULA INSIEME AL RESTO DELLA CLASSE ESERCIZI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Verifica dell'apprendimento
IL CONSEGUIMENTO DEGLI OBIETTIVI E LA VERIFICA DELLA CAPACITÀ DI APPLICARE E SVILUPPARE IN MANIERA CRITICA E AUTONOMA I TEMI ESPOSTI SARANNO CERTIFICATI DA UN ESAME FINALE ORALE CON VOTO IN TRENTESIMI. NELLA DISCUSSIONE VERRANNO PROPOSTI DOMANDE ED ESERCIZI VOLTI A VERIFICARE IL LIVELLO DI COMPRENSIONE DELLO STUDENTE. IL VOTO MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE E UNA SCARSA CAPACITÀ DI ESPOSIZIONE. IL LIVELLO MASSIMO (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI VARI ARGOMENTI DISCUSSI ED È IN GRADO DI RISOLVERE RAPIDAMENTE GLI ESERCIZI PROPOSTI. LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA, ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
1 C. DIONISI : APPUNTI DELLE LEZIONI DI FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
2 J. M. BLATT, V. F. WEISSKOPF: THEORETICAL NUCLEAR PHYSICS, SPRINGER-VERLAG, 1979
3 S. BRAIBANT, G. GIACOMELLI, M. SPURIO: PARTICLES AND FUNDAMENTAL INTERACTIONS, SPRINGER. ISBN 978-94-007-2463
4 T. VIRGILI : APPUNTI DELLE LEZIONI
Altre Informazioni
INDIRIZZO DI POSTA ELETTRONICA DEL DOCENTE:
TIZIANO.VIRGILI@SA.INFN.IT
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