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.

Il processo "inverso" del decadimento del muone: "inverse muon decay". Copia delle trasparenze presentate a lezione.

 

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.

Il decadimento dei pioni carichi. Copia delle trasparenze presentate a lezione.

 

20/04/2010 - Lezioni n. 15, 16

Interazioni semi-leptoniche di neutrini ed antineutrini: cinematica, sezione d'urto differenziale;

Funzioni di struttura dei nucleoni. Copia delle trasparenze presentate a lezione.

 

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-:

e+e- -> muone+ muone -, e+e- -> adroni. La scoperta della J/Psi. Copia delle trasparenze presentate a lezione.

 

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.

 

27/05/2010 - Lezioni n. 35, 36

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 ~m: 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

Astronomia con neutrini in ICECUBE/KM3 nel Mediterraneo. Copia delle trasparenze presentate a lezione.    Articolo con trattazione diffusa per studio e/o approfondimento