Fisica Nucleare e Subnucleare (2019/20)

Il corso dell'anno accademico 2019/20 inizia il giorno mercoledi` 26 Febbraio 2020

Le lezioni in aula sono sospese come dalla disposizione rettorale.

Da mercoledi` 11 marzo le lezioni proseguiranno per via telematica nello stesso orario del corso.

Tutti gli studenti di questo canale devono registrarsi su google classroom per la classe con il codice jgm5zmf. La registrazione e` possibile esclusivamente con le credenziali di uniroma1 e non con l'account personale. Tutte le informazioni ed avvisi relativi alle videolezioni verranno comunicati tramite Google Classroom.

Le videolezioni si faranno tramite Google Meet. E` disponibile il calendario google del corso dove trovate tutti il link per tutte le lezioni. Tutte le lezioni e ricevimenti si svolgono nella stanza virtuale Google Meet: ozv-eooz-rde

Siete pregati di leggere con attenzione la procedura straordinaria per lo svolgimento degli esami orali in vigore dal prossimo appello fino a nuove direttive. Al momento non sono disponibili direttive per lo svolgimento delle prove scritte.

• Mercoledi` 8-10, Aula 3 , Nuovo Edificio di Fisica. Inizio ore 8:30 e durata 90 min senza la pausa.
• Venerdi` 12-14, Aula 3 , Nuovo Edificio di Fisica
• Dal 16/4 al 14/5 (inclusi): Giovedi` 12-14, Aula 3 , Nuovo Edificio di Fisica

• Lec 01, 26/2: Introduzione. Interazioni fondamentali. Unita` di misura nelle interazioni fondamentali.
• Lec 02, 28/2: Composizione dell'universo. Materia oscura ed Energia oscura. Materia ordinaria e nascita di Fisica Nucleare. Interazioni fondamentali. Esperimento di Michelson-Morley. Il tempo proprio. Dilatazione temporale e contrazione delle lunghezze. (Dispense relativita`, Griffiths Cap 1)
• Lec 03, 4/3: Definizione di energia e impulso delle particelle relativistiche libere. Massa a riposo. Particelle senza massa. Quadrimpulso e Quadrivelocita`. Calcolo di β e γ. Trasformazioni di Lorentz. Leggi di conservazione nelle reazioni relativistiche. Urti elastici ed anelastici. Decadimenti. Vita media propria delle particelle instabili. (Dispense relativita`, Griffiths Cap 3)
• Lec 04, 11/3: Larghezza di decadimento. Branching ratio. Significato della vita media. Esperimenti di diffusione. Definizione operativa di Sezione d'urto. (dispense relativita`, Griffiths: cap 3 e 6, Dionisi-Longo: cap 3) (lavagna)
• Lec 05, 13/3: Esercizi di cinematica e di relativita`: trasformazioni di velocita`, angolo di apertura nei decadimenti, sistemi di riferimento. (dispense relativita`) (lavagna)
• Lec 06, 17/3: Esercizi di cinematica: Sistemi di riferimento e massa invariante. (dispense relativita`) (lavagna)
• Lec 07, 18/3: Urti anelastici. Energia di Soglia di reazione: produzione di anti-protone. Conservazione del quadrimpulso. Massa invariante. Cinematica relativistica nei decadimenti. Decadimento a due corpi nel cdm e LAB. (dispense relativita`) (lavagna) (esercizi per casa)
• Lec 08, 20/3: Sezione d'urto. Fasci collidenti e luminosita` (istantanea e integrata) Sezione d'urto esclusiva ed inclusiva. Esempio del bosone di Higgs ad LHC. misura della sezione d'urto. (Dionisi-Longo: cap 3, Griffiths: cap 6) (lavagna)
• Lec 09, 24/3 (ore 14-16): Esercizi di cinematica: (dispense relativita`) (lavagna)
• Lec 10, 25/3: Coefficiente di assorbimento del fascio. Sezione d'urto differenziale. Calcolo della sezione d'urto. Misura della sezione d'urto. Radioattivita`. Esperimenti di Thompson e Millikan: scoperta dell'elettrone. (lavagna)
• Lec 11, 27/3: Decadimento in 2 corpi: π0 -> γγ. Urti elastici. Scattering Compton. (dispense relativita`) (lavagna) (esercizi per casa)
• Lec 12, 1/4: Esperimenti di Diffusione. Diffusione di Rutherford e calcolo di sezione d'urto classica: scoperta del nucleo. Scoperta del protone e del neutrone. (Landau e Lifsits, Meccanica, cap 3.14, 4.18, 4.19. Dionisi-Longo cap 3. Cahn-Goldhaber cap 1.) (lavagna)
• Lec 13, 3/4: Esercizi di sezione d'urto. (dispense) (lavagna) (esercizi per casa)
• Lec 14, 8/4: Esercizi di riepilogo e di esonero. (lavagna)
• Lec 15, 15/4: Scoperta del neutrone. Introduzione a Fisica nucleare. Proprieta` dei nuclei. Energia di legame. Carta di Segre`. Stabilita` nucleare. Decadimenti gamma e beta. Cattura elettronica. (Dionisi-Longo cap 8, Bertulani cap 4) (lavagna)
• Lec 16, 16/4: Decadimento alfa. Modelli nucleari: gas di Fermi e modello a goccia. Densita` degli stati ed energia di Fermi. Calcolo di energia di legame per i nucleoni. Formula di Bethe-Weizsacker per la massa. (Bertulani cap 5, Dionisi-Longo cap 8) (lavagna)
• Lec 17, 17/4: Soglia di instabilita` per il decadimento alpha. Modello di Gamow. Legge di Geiger-Nuttal. Radioattivita` e unita` di misura. (Bertulani cap 7, 6) (lavagna)
• Esercitazione extra, 21/4 ore 14:00: Esercizi di riepilogo e di esonero. (lavagna)
• Lec 18, 22/4: Reazioni nucleari. Sezione d'urto di neutroni. Fissione spontanea ed indotta. Cenni a reattori nucleari. (Bertulani cap 10.1, 10.2, 11.5, 11.7) (lavagna)
• Lec 19, 23/4: Fusione. Reazioni pp nel Sole. Cenni a nucleosintesi. (Bertulani cap 12) (Tavola periodica interattiva) (Articoli da asimmetrie.it: tavola periodica, elementi leggeri, elementi pesanti, reazioni nucleari nel sole, nascita delle stelle ) Decadimento Beta. Teoria di Fermi per l'interazione debole. (Bertulani cap 8, Dionisi-Longo cap 6, Perkins cap 7) (lavagna)
• 24/4: prova in itinere durante l'orario di lezione (pdf)
• Lec 20, 29/4: Larghezza di decadimento e distribuzione di Breit-Wigner. La regola d'oro di Fermi. Calcolo larghezza di decadimento beta. La scoperta del neutrino. Massa del neutrino e grafico di Kurie. (Bertulani cap 6.9, 8.3, Longo-Dionisi cap 6,5) (lavagna)
• Lec 21, 30/4: Calcolo larghezza decadimento beta. Massa del neutrino e grafico di Kurie. Misura della costante di Fermi. Diffusione del neutrino sul protone. Caloclo della sezione d'urto con la regola d'oro di Fermi. La scoperta del neutrino. (Bertulani cap 8.3; Perkins cap 7.2, 7.3, 7.4; Longo-Dionisi cap 6,5) (lavagna)
• Lec 22, 6/5: Interazione delle particelle nella materia. Particelle cariche nel mezzo. Perdita di energia per ionizzazione: formula di Bohr. (Das-Ferbel cap 6; Longo-Dionisi cap 4, Jackson cap 13.1) (lavagna)
• Lec 23, 7/5: Perdita di energia per ionizzazione: formula di Bethe-Bloch. Identificazione di particelle con dE/dx. Percorso residuo nel mezzo. Picco di Bragg e applicazioni. Diffusione coulombiana multipla nel mezzo. (Das-Ferbel cap 6; Longo-Dionisi cap 4, Jackson cap 13.1, PDG cap 33) (lavagna)
• Lec 24, 8/5: Esercizi sull'interazione nella materia. Calcolo dE/dx. Traiettoria delle particelle cariche nel campo magnetico. Tempo di volo. Diffusione multipla nel mezzo. Perdita di energia per elettroni e positroni. (lavagna)
• Lec 25, 13/5: Effetto Cerenkov. Identificazione delle particelle. Formula di Larmor e la potenza di irraggiamento. Bremsstrahlung. (Das-Ferbel cap 6; Longo-Dionisi cap 4, PDG cap 33, Jackson 14.2, 14.3) (lavagna)
• Lec 26, 14/5: Tracciatori e la misura dell'impulso. Metodo della sagitta. Esercizi sull'interazione nella materia e luce Cherenkov. (lavagna)
• Lec 27, 15/5: Interazione di elettroni e fotoni con la materia Energia critica. Lunghezza di radiazione. Sciami elettromagnetici. cenni a sciami adronici. Lunghezza d'interazione nucleare. (Das-Ferbel cap 6; Longo-Dionisi cap 4, PDG cap 33, Atomic & Nuclear properties) (lavagna)
• Lec 28, 20/5: Rivelatori. Tracciatori per le particelle cariche. Calorimetri. Risoluzione di energia e impulso. (Das-Ferbel cap 7, PDG cap 34) (lavagna)
• Lec 29, 22/5: esercizi di riepilogo e di interazione nella materia. (lavagna)
• Lec 30, 27/5: Acceleratori di particelle. Differenze tra acceleratori lineari e circolari. Regola d'oro di Fermi e l'elemento di Matrice al secondo ordine. (Das-Ferbel cap 8, PDG cap 34) (lavagna)
• Lec 31, 29/5: La scoperta dell'antiprotone. Esercizi di riepilogo e di interazione nella materia. (lavagna)
• Lec 32, 3/6: Interazioni mediate da particelle. Il propagatore del fotone. Mediatori di forza EM, debole, e forte. Cenni ai diagrammi di Feynman. Teoria di Yukawa. (Dionisi-Longo cap 5, Perkins cap 2) (lavagna)
• Lec 33, 5/6: Teoria di Yukawa. Mediatori di forza nucleare e debole. Costante di fermi e la stima della massa dei bosoni W e Z. La scoperta del bosone W. Simmetrie, invarianze, e leggi di conservazione. Numero leptonico e barionico. Isospin. (Dionisi-Longo cap 5,7; Griffiths cap 4, Perkins cap 3) (lavagna)
• Lec 34, 10/6: Conservazione dei numeri quantici nelle reazioni. La stranezza e particelle con il quark s. Parita` come simmetria discreta. L'esperimento di Wu e la violaziione della parita`. (Dionisi-Longo cap 6,7; Griffiths cap 4, Perkins cap 3) (lavagna)
• Lec 35, 12/6: Isospin: dalla ipotesi teorica alle misure sperimentali. Sezioni d'urto di nucleoni e l'impatto di isospin. Relazione tra la carica e l'isospin. Multipletti di barioni e mesoni. Cenni al modello a quark. (Dionisi-Longo cap 6,7; Griffiths cap 4, Perkins cap 3, 4.3) (lavagna)