HEAVY IONS PHYSICS

Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base, l’interpretazione e lo studio della fenomenologia delle reazioni nucleari tra ioni pesanti. La comprensione e analisi critica di articoli scientifici costituisce un elemento essenziale a complemento del programma svolto.

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding).
Notevole padronanza del metodo scientifico, e comprensione della natura e dei procedimenti della ricerca in Fisica. Fisica. Durante il corso lo studente comprenderà i principali concetti alla base della fenomenologia delle reazioni nucleari tra ioni pesanti.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)
Capacità di identificare gli elementi essenziali di una reazione tra ioni pesanti, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario, ed essere in grado di effettuare le approssimazioni richieste. Capacità di progettare e di mettere in atto procedure sperimentali e teoriche per risolvere problemi della ricerca accademica e industriale o per il miglioramento dei risultati esistenti. Capacità di sviluppare approcci e metodi nuovi e originali.

Autonomia di giudizio (making judgements)
Capacità di argomentare personali interpretazioni di fenomeni fisici, confrontandosi nell’ambito di gruppi di lavoro. Sviluppo del senso di responsabilità attraverso la scelta dei corsi opzionali e dell'argomento della tesi di laurea.

Abilità comunicative (communication skills).
Capacità di comunicare in lingua italiana e in lingua inglese nei settori avanzati della Fisica. Capacità di presentare una propria attività di ricerca o di rassegna a un pubblico di specialisti o di profani. Tali abilità saranno sviluppate nell’ambito della descrizione di fenomeni fisici legati a reazioni nucleari e alla loro interpretazione.

Capacità di apprendimento (learning skills).
Capacità di acquisire adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo delle reazioni nucleari ad energie di Fermi che in campi scientificamente vicini.

L’insegnamento verrà svolto mediante lezioni frontali.Verrà proposta anche la lettura critica di articoli scientifici inerenti il programma svolto.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato sopra, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Buona conoscenza degli elementi essenziali del metodo sperimentale applicati alla fisica nucleare.

Obbligatoria

Concetti Introduttivi di fenomenologia delle reazioni nucleari e leggi di conservazione. Sezione d’urto invariante. Analisi cinematica nello spazio delle fasi accessibile allo stato finale. Diagrammi del tipo di Dalitz (cenni). Reazioni tra ioni pesanti (H.I). Coincidenze particella-particella. Energia relativa. Classificazione ed interpretazione fenomenologica delle reazioni (H.I.) di bassa energia dalle reazioni dirette, alle reazioni di nucleo composto. Reazioni profondamente anelastiche. Diagrammi di Wilcynski. Reazioni tra ioni pesanti alle energie intermedie. Cronologia dei tempi di formazione e di emissione delle particelle. Curva calorica e multi-frammentazione. Equazione di stato della materia nucleare e sua determinazione sperimentale. Reazioni nucleari nelle stelle. Nuclei Esotici. Multirivelatori per particelle cariche(cenni). Moto di ioni in campi elettrici e magnetici; produzione e trasporto dei fasci e principali elementi magnetici ed elettromagnetici. Acceleratori di particelle. Applicazioni della fisica degli ioni pesanti nella diagnostica medica e nella cura dei tumori.

1. D. Durant, E. Suraud, B. Tamain: Nuclear dynamics in the nucleonic regime, IoP 2001
2. Articoli accademici di approfondimento forniti dal docente durante lo svolgimento delle lezioni
   Per approfondimenti di fisica nucleare di base consultare:
3. W.S.C. Williams, Nuclear and particle physics, Clarendon Press, Oxford, 1995
4. E.Segrè, Nuclei e particelle, Zanichelli, 1986
5. K.S.Krane: Introductory Nuclear Physics, 1988. Ed. Wiley & Sons,
6. B.Povh , K.Rith, C.Scholz, F.Zetsche : Particelle e nuclei, un’introduzione ai concetti fisici, Ed. Bollati Boringhieri (1998), ristampa 2006
7. M.A.Preston-R.K.Bhaduri, Strutture of the Nucleus, ed. Westview, 2010

MODALITÀ D'ESAME

La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.

Gli studenti potranno iniziare l’esame con l’esposizione di un argomento a loro scelta, basandosi sulla descrizione di uno o più articoli scientifici inerenti il programma e relativa discussione. Si punta alla valutazione delle capacità di comprensione della fenomenologia introdotta e alla padronanza degli ordini di grandezza coinvolti nei processi di collisione.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Criteri per l’attribuzione del voto finale:

Conoscenza delle nozioni fondamentali di fisica degli ioni pesanti. Approfondimenti delle tematiche sviluppate nel corso attraverso la critica di produzioni scientifiche di largo impatto.

• Cronologia di una reazione nucleare tra ioni pesanti
• Apparati di rivelazione nella fisica degli ioni pesanti
• Costruzione di variabili globali per la caratterizzazione di una collisione nucleare.
• Meccanismi di reazione
• Diagrammi di Wilcynski
• Sezione d’urto invariante
• Termine di simmetria dell’equazione di stato della materia nucleare