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60/60/148 - FONDAMENTI DI FISICA NUCLEARE E SUB NUCLEARE

Anno Accademico 2017/2018

ALESSANDRO DE FALCO (Tit.)
Secondo Semestre 
Convenzionale 
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/60]  FISICA [60/00 - Ord. 2012]  PERCORSO COMUNE972
Obiettivi

1. conoscenza e capacita' di comprensione

Apprendimento e comprensione delle proprieta' fenomenologiche di base della fisica nucleare e subnucleare.

2. capacita' applicative
Acquisizione di una conoscenza operativa (compresa la capacita' di valutare gli ordini di grandezza) riguardante il calcolo delle quantita'
fenomenologicamente rilevanti in fisica nucleare e subnucleare.

3. autonomia di giudizio
Gli esercizi sono pensati in modo da stimolare lo sviluppo di capacità di giudizio autonomo.

4. abilità nella comunicazione
Gli studenti apprenderanno il linguaggio appropriato della fisica delle particelle elementari.

5. capacità di apprendere
Il corso è un'introduzione alla fisica nucleare e delle particelle elementari. Altri corsi più specifici fanno parte dell'offerta didattica della laurea magistrale. Gli studenti saranno in grado di affrontare gli argomenti insegnati in questi corsi grazie alla preparazione di base acquisita in questo corso introduttivo.

Prerequisiti

Si presuppongono note conoscenze di base di meccanica quantistica e alcuni elementi di teoria della relatività ristretta.
Laddove necessario verranno fornite le necessarie integrazioni.

Contenuti

CINEMATICA RELATIVISTICA DEI PROCESSI D'URTO E DELLE REAZIONI FRA PARTICELLE.

Trasformazioni di Lorentz.

Sistema di riferimento del laboratorio e sistema di riferimento del centro di massa.

Quadrivettori.

Particelle virtuali: concetto di mass shell.

Soglie di reazione.

Soglia di produzione dell’antiprotone (effetto del moto dei nucleoni nel nucleo bersaglio).

Angoli di diffusione nel sistema del laboratorio e nel sistema del centro di massa.

Decadimento del mesone (ruolo della violazione dell’invarianza per parità nella determinazione

del rapporto di diramazione fra i canali elettronico e muonico del decadimento del pione).

Diffusione Compton.

Concetto di massa invariante.

MODELLI NUCLEARI :

Modello a goccia di liquido, formula semiempirica della massa

Modello a shell (numeri magici, forma della buca di potenziale, riempimento dei livelli, correzione per l’interazione spinorbita)

Previsioni del modello a shell per i nuclei pari-pari, dispari-dispari e pari-dispari



DECADIMENTI RADIOATTIVI :

Legge generale

Famiglie radioattive

Definizione delle unita’ di misura in uso in questo settore della fisica ed in

radioprotezione (Bq, Ci, Rad, Gray, Rem, Sievert...)

DECADIMENTO ALFA :

Fenomenologia, considerazioni energetiche

Teoria quantistica in approssimazione semiclassica


DECADIMENTO BETA :

Fenomenologia, considerazioni energetiche

Cenni di teoria delle perturbazioni e regola d'oro di Fermi.

Teoria di Fermi

Violazione della parità (esperimento di Wu)

Violazione della coniugazione di carica

Violazione di CP

Datazione con il C14


LA FISSIONE NUCLEARE :

Fenomenologia della fissione

Prodotti di fissione


LA FUSIONE NUCLEARE :

Fenomenologia della fusione

La fusione nelle stelle



SCATTERING

Trattamento classico della sezione d'urto in campo Coulombiano.

Approssimazione di Born.

Trattamento quantistico della sezione d'urto in campo Coulombiano (Rutherford).

Formula di Mott

Fattori di forma dei nuclei

Formula di Rosenbluth

Fattori di forma dei nucleoni.

Fattori di forma.


IL MODELLO STANDARD :

Introduzione storica al modello standard.


TEORIA DI YUKAWA :

Presupposti e sviluppo della teoria di Yukawa.

Formula di Klein Gordon

Formula del potenziale di Y.

Previsioni sulla massa dei mesoni

I pioni (produzione, decadimento, relatività e tempo di vita medio dei pioni )

I quattro tipi di forze

Interazioni e mediatori virtuali di forza

Diagrammi di Feynman

Vertici di interazione

Costanti di accoppiamento, propagatore

Scale dei tempi e costanti di accoppiamento

QUARKS, GLUONI :

Struttura dei nucleoni

Quarks di valenza e mare dei quarks

I quarks nei mesoni e negli adroni

Quarks e gluoni

Gli adroni come oggetti senza colore


INTERAZIONE DEBOLE:

Le famiglie leptoniche

Conservazione del numero leptonico

Processi leptonici, semileptonici e non leptonici

Correnti cariche e correnti neutre

Le famiglie di quarks; angolo di Cabibbo


ARGOMENTI VARI (facoltativi):

Metodi Didattici

Oltre alle lezioni, saranno tenute occasionalmente (non piu' di una volta la settimana) esercitazioni con soluzione di problemi. L'abilita' nel risolvere problemi e' estremamente importante per la comprensione degli argomenti svolti al lezione. Le esercitazioni sono volte essenzialmente a sviluppare tale abilita' negli studenti e non hanno fini valutativi. Gli studenti potranno essere chiamati a collaborare con l'insegnante nella soluzione dei problemi.

Verifica dell'apprendimento

Esame Finale

Esame orale sulle tematiche del corso.

Testi

Brian Martin
Nuclear and Particle Physics
John Wiley & sons

Das Ferbel
Introduction to Nuclear and Particle Physics 2ed
World Scientific

Williams
Nuclear and Particle Physics
Oxford Clarendon Press

Mayerhof
Elements of Nuclear Physics
McGraw-Hill

Griffiths
Introduction to Elementary Particles
Wiley-VCH

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