NUCLEI E PARTICELLE
cod. 14710

Anno accademico 2010/11
3° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Fisica teorica, modelli e metodi matematici (FIS/02)
Field
Teorico e dei fondamenti della fisica
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
32 ore
di attività frontali
4 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi


Il corso intende fornire i primi elementi e i principi di base per una descrizione della fisica dei nuclei e delle particelle elementari.

Questo richiede, ove necessaria, la discussione di concetti e metodi tipici della meccanica quantistica e della relativita'.

Sono introdotte le interazioni fondamentali responsabili della dinamica delle reazioni nucleari e della fisica delle particelle elementari.

Il corso vuole anche dare una descrizione dei concetti alla base delle teorie sulla formazione ed evoluzione dell'universo con particolare riferimento al ruolo che hanno avuto e che hanno le interazioni fondamentali per la sua descrizione ed interpretazione.

Si trattano inoltre argomenti legati alla rivelazione ed alla produzione di particelle elementari negli esperimenti agli acceleratori.

Prerequisiti

Sono consigliate conoscenze, anche elementari, di meccanica quantistica e di cinematica relativistica

Contenuti dell'insegnamento

Introduzione alla fisica nucleare. Il modello di Rutherford. Masse atomiche e nucleari. Energie di legame. Lo spettrometro di massa. La formula di Weizsaecher per le masse nucleari. Lo spin isotopico. Stabilità nucleare. Transizioni nucleari. Costanti di decadimento. Vita media di uno stato. Decadimenti alfa e beta. Cattura elettronica. Processi d'urto: generalità. Urto elastico ed inelastico. Sezioni d'urto. La regola d'oro di Fermi. L'urto elettrone-nucleo. La sezione d'urto di Rutherford. fattori di forma nucleari. La sezione d'urto di Mott.
L'urto profondmente inelastico. Funzioni di struttura. La proprietà di scaling di Bjorken. Il modello a partoni. I fattori di forma dei nucleoni.Il raggio nucleare.
Il modello a quark. Quark e gluoni e le interazioni forti. Il numero quantico di colore. Mesoni e barioni. Il processo e+e- -> adroni. Stati risonanti. Larghezza e vita media di una risonanza.
Le interazioni deboli. Il decadimento beta. Cenni sulla teoria di Weinberg-Salam delle interazioni elettrodeboli.
Modelli nucleari. Il modello a gas di Fermi.
La forza nucleare come scambio di mesoni. L'ipotesi di Yukawa.

Fisica delle particelle e termodinamica dell'universo primordiale.
L'ipotesi del Big Bang. I primi tre minuti. La radiazione cosmica di fondo.
La sintesi primordiale degli elementi. Evoluzione stellare e sintesi degli elementi. Le reazioni di fusione nucleare. Il fattore di Gamow. Il ciclo dell'idrogeno e dell'elio. Gli elementi pesanti e la sintesi dei nuclei pesanti.

Acceleratori e Rivelatori di particelle. Generalità.

Programma esteso

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Bibliografia

B. Povh , K. Rith , C. Scholz , F. Zetsche. "Particelle e Nuclei: un'Introduzione ai Concetti Fisici", Anno 2002. Bollati Boringhieri 401 pp.

Metodi didattici

Lezioni ed esercizi durante il corso.
Nel corso della prova di esame si richiede la risoluzione di esercizi sugli argomenti svolti durante il corso.

Modalità verifica apprendimento

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Altre informazioni

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