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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
FISICA
Insegnamento
ISTITUZIONI DI FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
SCP4065475, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
FISICA
SC1158, ordinamento 2014/15, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 8.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese FUNDAMENTALS OF NUCLEAR AND SUBNUCLEAR PHYSICS
Sito della struttura didattica http://fisica.scienze.unipd.it/2018/laurea
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile DONATELLA LUCCHESI FIS/01
Altri docenti LORENZO FORTUNATO FIS/04

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Microfisico e della struttura della materia FIS/04 8.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ESERCITAZIONE 1.0 8 17.0
LEZIONE 7.0 56 119.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
3 Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare 01/10/2018 30/11/2019 LUCCHESI DONATELLA (Presidente)
FORTUNATO LORENZO (Membro Effettivo)
VITTURI ANDREA (Supplente)
2 Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare 01/10/2017 30/11/2018 LUCCHESI DONATELLA (Presidente)
FORTUNATO LORENZO (Membro Effettivo)
VITTURI ANDREA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Prerequisiti:
Relativita' ristretta, concetti fondamentali della meccanica quantistica.
Chimica (Tav. periodica)
Conoscenze e abilita' da acquisire: Fisica Nucleare:
Lo studente acquisira' la conoscenza dei fenomeni nucleari, della struttura nucleare e dei decadimenti radioattivi. Nell'apprendere i principali modelli teorici con cui si studia la struttura nucleare, lo studente utilizzer‡ molti concetti provenienti da corsi precedenti e vedr‡ l'applicazione diretta delle conoscenze di meccanica quantistica.
Fisica delle Particelle:
•Indagine della natura tramite analisi della radiazione cosmica e attraverso l'utilizzo di acceleratori.
•Esistenza di particelle fondamentali e loro interazioni.
•Classificazione delle particelle elementari e le loro interazioni.
•Leggi di conservazione e simmetrie nelle interazioni fondamentali
Modalita' di esame: Fisica nucleare:
prova orale
Fisica delle Particelle:
Test online e orale
Criteri di valutazione: Verifica dell'apprendimento dei contenuti del corso (capacita' e completezza nell'esposizione) e della abilita' nel rispondere a semplici quesiti da risolvere applicando la teoria.
Conoscenza dei contenuti del corso, capacita' di collegamenti e implicazioni dei fenomeni studiati.
Contenuti: Fisica nucleare:
0. Introduzione al corso, presentazione dei contenuti e modalit‡ d'esame.
1. Proprieta' dei costituenti elementari del nucleo atomico: carica, massa, spin (fermioni/bosoni), parita'
2. Unita' di misura nucleari e grandezze tipiche: energie, raggi nucleari, etc.
3. Isospin; Momento angolare, accoppiamento di momenti angolari, spin semintero.
4. Deutone e sue propriet‡, modello semplice a buca quadrata.
5. Forze nucleari, saturazione, energia di legame, Sn, Sp, formula di massa (modello a goccia), carta di Segre' (valle di stabilit‡, driplines)
6. Modello a gas di Fermi (quantizzazione di una "scatola", det. Slater, Energia e momento di Fermi)
7. Modello a shell sferico per singola particella, Oscillatore Armonico + Spin-orbita, valore di aspettazione degli operatori rilevanti, Cenni sull'interazione di pairing.
8. Modello collettivo di Bohr e Mottelson, Sviluppo in multipoli della superficie nucleare, variabili beta,gamma,
Eccitazioni collettive: vibrazioni e rotazioni della superficie.
9. Decadimento alfa: legge del decadimento, vita media; teoria elementare (preformazione, Eff. tunnel, Legge di Gamow)
10. Decadimento beta: End-point, Log(ft), Kurie plot, Transizioni di Gamow-Teller e Fermi.
11. Decadimento gamma: transizioni elettromagnetiche, regole di selezione, momento di quadrupolo elettrico e dip. magnetico. Isomeri.
12. Sezione d'urto e processi interazione radiazione-materia: formula di Bethe-Bloch, picco di Bragg, assorbimento della radiazione carica e neutra, eff. fotoelettrico, Compton e produzione di coppie.

Fisica delle Particelle:
1.IL MODELLO STANDARD E LE PARTICELLE FONDAMENTALI
- Quadro generale delle forze e delle particelle ad oggi note
2.CONCETTI FONDAMENTALI NELLA FISICA SUBNUCLEARE:
-unità di misura naturali
-sezione d'urto, dal concetto classico di urto alla regola d’oro di sezione d’urto differenziale
-larghezze di decadimento, branching ratios
-acceleratori di particelle, intensità di un fascio, luminosità
-interazioni tra due fasci e fascio su targhetta
3.CONCETTI FONDAMENTALI DI RIVELATORI di PARTICELLE
-cenni di interazione radiazione e particelle con la materia
-rivelatori: scintillatori, a ionizzzazione, a silicio
4.LE PRIME PARTICELLE: DALL'ATOMO AI K
-gli esperimenti di Rutherford e i costituenti di atomo e nucleo
-l’ipotesi di Yukawa, la radiazione cosmica, il pione e il muone
-le particelle strane nella radiazione cosmica, i K
5.SIMMETRIE:
-Simmetrie continue. Gruppo delle rotazioni. Rappresentazioni. SU(2) e isospin
-Simmetrie discrete: parita', coniugazione di carica, time reversal, teorema CPT
-le antiparticelle, il positrone (Anderson), l’antiprotone
-numeri leptonici e barionici
6.MODELLO STATICO dei QUARKS:
-mesoni Jp=0-, 1-
-barioni J=1/2, 3/2
-il charm e beauty e il ruolo degli acceleratori
7.PARTICELLE E INTERAZIONI:
-caratteristiche generali delle interazioni fondamentali
-leptoni e quark
-l’interazione elettromagnetica
-l’interazione debole, interazione di Fermi, decadimento beta
-l’interazione forte
-l'interazione elettrodebole, oscillazione di stranezza dei mesoni K
-accenno al bosone di Higgs
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Fisica delle Particelle:
•Lezioni frontali con l'ausilio di diapositive, brevi filmati e animazioni.
•Si seguira' l'approccio storico dopo aver inquadrato il panorama attuale e mostrato dove si vuole arrivare.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:
Testi di riferimento:
  • K. Krane, Introductory Nuclear Physics. --: Wiley, --. Cerca nel catalogo
  • K. Heyde, Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics. --: IoP Publishing, --. Cerca nel catalogo
  • W. Greiner and J.A. Maruhn, Nuclear Models. --: Springer, --. Cerca nel catalogo
  • C.A. Bertulani, Nuclear Physics in a Nutshell. --: Princeton University Press Lilley, --. Cerca nel catalogo
  • A. Bettini, Introduction to Elementary Particle Physics. --: Cambridge University Press, --. Testo usato anche nel corso di Fisica subnucleare della magistrale Cerca nel catalogo