Corso di Laurea
Magistrale in Fisica
Corso: Fisica
Nucleare e Subnucleare II –6 cfu
A.A. 2009-10
Prof. Antonio Capone
09/03/2010 - Lezioni n. 1 e 2
Introduzione al corso, finalità.
Richiami su: interazione radiazione/particelle con la
materia; caratteristiche e classificazione delle particelle elementari e delle
interazioni fondamentali; adroni , il modello di Yukawa, i quarks , lo spin
isotopico, l'ipercarica, la "spettroscopia delle particelle con
interazione forte (mesoni e barioni) e la loro classificazione in multipletti;
il colore come ulteriore numero quantico; le particelle fondamentali del
Modello Standard. Copia delle trasparenze presentate a lezione
11/03/2010 - Lezioni n. 3 e 4
Ancora richiami su argomenti da considerare già noti:
natura e forza delle interazioni fondamentali; rappresentazione di interazioni
tramite diagrammi di Feynman; processi reali e processi virtuali; i propagatori,
range di interazione; il propagatore bosonico, esempio di calcolo di un
elemento della matrice di transizione in una interazione di diffusione
coulombiana; interazione forte e gluoni; sezione d'urto forte: conservazione
dello spin isotopico nelle interazioni forti. interazione forte (mesoni e
barioni) e la loro classificazione in multipletti; il colore come ulteriore
numero quantico; le particelle fondamentali del Modello Standard. Copia
delle trasparenze presentate a lezione
17/03/2010 - Lezioni n. 5, 6
Richiami di argomenti da considerare già noti:
Decadimenti di particelle, vita media, frazioni di decadimento. Interazioni tra adroni a basse
energie. Sezione d’urto per interazione forte. Risonanze. Copia delle
trasparenze presentate a lezione
22/03/2010 - Lezioni n. 7, 8
Interazioni
tra adroni a basse energie. Sezione d’urto per interazione forte. Risonanze,
formula di Breit-Wigner. La risonanza D e la fisica dei raggi
cosmici di altissima energia.
Interazioni
di neutrini: introduzione storica, sviluppo della teoria delle interazioni
deboli, introduzione del quark "Charm", meccanismo di GIM. Copia delle trasparenze presentate a lezione
24/03/2010 - Lezioni n. 9, 10
Cenni sul modello
standard delle interazioni deboli. Interazioni di neutrini, interazioni
puramente leptoniche e semileptoniche. Interazioni deboli per Corrente Carica:
il processo "inverse muon
decay". Accoppiamenti V ed A per C.C., considerazioni sugli accoppiamenti
fra neutrini left-handed e fermioni left-handed o right-handed. Fasci di
neutrini. Copia delle trasparenze presentate a
lezione.
8/04/2010 - Lezioni n. 11, 12
Universalità delle interazioni deboli: confronto fra il
decadimento del neutrone ed il decadimento del muone.
15/04/2010 - Lezioni n. 13, 14
Diverse
manifestazioni dei decadimenti "beta"; decadimenti nei nuclei, effetto delle transizioni alla
Fermi / Gamow-Teller sugli elementi delle matrici di transizione.
Costanti d'accoppiamento
cV e cA. Il
processo "inverso" del decadimento del neutrone, calcolo della
sezione d'urto.
20/04/2010 - Lezioni n. 15, 16
Interazioni semi-leptoniche di neutrini ed antineutrini:
cinematica, sezione d'urto differenziale;
22/04/2010 - Lezioni n. 17, 18
Studio, con
interazioni di neutrino, delle funzioni di struttura dei nucleoni.Rivelatori
per esperimenti di neutrini agli acceleratori. Copia
delle trasparenze presentate a lezione.
27/04/2010 - Lezioni n. 19, 20
Cenni sul Modello
Standard delle interazioni Elettro-Deboli. Interazioni puramente-leptoniche di neutrino:
cinematica,
sezione d'urto differenziale. Misura di sin2(thetaW) tramite lo studio delle interazioni neutrinomuonee- ed anti- neutrinomuonee- (esperimento CHARM-II). Copia delle trasparenze presentate a lezione.
29/04/2010 - Lezioni n. 21, 22
Esperimenti con
neutrini agli acceleratori : misura della polarizzazione di muone+ prodotti in interazioni di antineutrini. Copia delle trasparenze presentate a lezione.
06/05/2010 - Lezioni n. 23, 24
Interazioni e+e-:
le macchine acceleratrici e+e-, interazioni
elettromagnetiche e deboli. Risultati sperimentali con acceleratori e+e-:
11/05/2010 - Lezioni n. 25, 26
Lezione tenuta
dal Prof. Lucio Ludovici.
Introduzione al fenomeno delle oscillazioni dei neutrini. L'equazione di
Dirac, proiezioni chinali, equazione di Weyl, chiralita' ed elicita'. La massa
dei neutrini. Il see-saw. Copia delle
trasparenze presentate a lezione.
12/05/2010 - Lezioni n. 27, 28
Lezione tenuta
dal Prof. Lucio Ludovici. Matrice
di mixing per tre famiglie di leptone. Unitarieta' della matrice di mixing.
Parametrizzazione della matrice di mixing. Oscillazioni nel vuoto per tre
famiglie. Violazione di CP. Caso limite di due famiglie. Copia
delle trasparenze presentate a lezione.
18/05/2010 - Lezioni n. 29, 30
Lezione tenuta
dal Prof. Lucio Ludovici. Proprietà della probabilità di oscillazione.
Violazione di CP leptonica. Caso limite di due famiglie. Formule approssimate:
one mass dominance. Interpretazione del plot Delta_m2 vs sin22(theta). Oscillazioni nella materia, meccanismo MSW. Copia delle trasparenze presentate a lezione.
20/05/2010 - Lezioni n. 31, 32
Lezione tenuta
dal Prof. Lucio Ludovici. I raggi cosmici e i neutrini atmosferici. Le
oscillazioni dei neutrini atmosferici. Super-Kamiokande e K2K. I neutrini dal
sole. Le oscillazioni dei neutrini solari. Homestake, SNO. Cenni agli
esperimenti in corso e le prospettive future. Copia delle
trasparenze presentate a lezione.
25/05/2010 - Lezioni n. 33, 34
Interazioni e+e-
con Ecm < mZ : la spettroscopia dei mesoni con quark
pesanti, stima del valore della costante di accoppiamento forte
"alfa"strong. La scoperta del leptone ""tau"", l'esperimento MarkI a SPEAR. Interazioni e+e-
con Ecm ~ mZ : LEP, gli esperimenti a LEP. Misura della
luminosità di un collider. Copia delle trasparenze presentate a lezione.
Interazioni e+e- con Ecm
~ mZ a LEP. Gli esperimenti a LEP. Misure della massa e della "larghezze" totale e parziali
della Z0 .
Studio
delle sezioni d'urto delle interazioni e+ e- --> Z0
--> e+ e-, muone + muone -, tau + tau -, adroni. Numero di famiglie di neutrini leggeri. Copia delle trasparenze presentate a lezione.
01/06/2010 - Lezioni n. 37, 38
Interazioni
e+e- a LEP per √s ~mZ°:
misure di produzione "asimmetrica" di fermioni a LEP. Interazioni
e+e- a LEP per √s fino a >200
Gev : misure della massa e della "larghezza" totale e parziale dei W+,
W-, misura delle sezioni d'urto e+e- in W+, W- ed in Z0 Z0.
Studio della produzione
multiadronica a LEP2: studio di "alfastrong" in eventi multiadronici. "alfastrong" come parametro
"running" in funzione dell'ECM. Collisioni adrone-adrone ad
alta energia (√s >10 Gev ). Copia delle trasparenze presentate a lezione.
03/06/2010 - Lezioni n. 39, 40
Collisioni adrone-adrone ad
alta energia (√s >10 Gev ).
Sezione d'urto elastica ed inelastica. Molteplicità media e momento traverso
medio nelle collisioni protone-protone e protone-antiprotone. Interazioni fra
nuclei pesanti. Introduzione
alla fisica dei raggi cosmici: spettro e composizione dei R.C. Evidenze per contenuto di "materia
oscura" nell'Universo. Copia delle
trasparenze presentate a lezione.
08/06/2010 - Lezioni n. 41, 42
Studio dei raggi
cosmici per energie <50-100 GeV: spettro e composizione dei R.C, studio
della componente di antimateria nei R.C., eventuali evidenze di antimateria da
annichilazioni di "dark matter" (palloni stratosferici, PAMELA, …).
Studio dei raggi cosmici per energie >50-100 GeV: misure indirette di R.C.
primari (esperimenti air Cherenkov, esperimenti per sciami estesi a terra). Copia delle trasparenze presentate a lezione. Nelle
pagine 86-109 del report qui attaccato (e nelle relative refenze) sono
descritti gli argomenti trattati nelle lezioni 41-44.
09/06/2010 - Lezioni n. 43, 44
Rivelazione di raggi
cosmici con E > 1018 eV: misure di R.C. con energia maggiore di
circa 100 TeV, misure della natura, energia e direzione dei RC primari misure con
apparati per la rivelazione di sciami estesi (KASKADE). Generalità sullo
sviluppo di sciami adronici e sciami elettromagnetici. Effetto GZK .
Misure con apparati per la rivelazione di sciami estesi (AGASA), con apparati tipo fly's eyes (HI-RES)
per misure di fluorescenza con
apparati complessi, "ibridi" (AUGER). Copia delle trasparenze presentate a lezione.
Nelle pagine 86-109 del report qui attaccato (e
nelle relative refenze) sono descritti gli argomenti trattati nelle lezioni
41-44.
10/06/2010 - Lezioni n. 45, 46
Rivelazione di
neutrini astrofisici con En > 1013 eV. Motivazioni per "astronomia
con neutrini". Tecniche di rivelazione con apparati tradizionali di prima
generazione (SOUDAN, MACRO) e con apparati Cherenkov. Flussi di eventi
aspettati, segnale e rumore. Esperimenti di 2a generazione: BAIKAL, AMANDA,
NESTOR, ANTARES, NEMO: apparati sperimentali, sensibilità, risultati