NUCLEAR AND SUBNUCLEAR PHYSICS

Il corso si propone di approfondire alcune tematiche della fisica nucleare e particellare. Partendo dai primi esperimenti che hanno portato allo sviluppo del concetto di nucleo e, successivamente, allo sviluppo del modelli nucleari si arriverà a definire l'attuale struttura del Modello Standard.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

Capacità di identificare gli elementi distintivi nella fisica nucleare e subnucleare. Capacità di comprendere le analogie e le differenze tra i vari tipi di interazioni. Capacità di estrapolare i concetti appresi a ricerche future. Capacità di calcolare i parametri caratterizzanti i decadimenti e le reazioni tra particelle elementari e nuclei.

Abilità comunicative (communication skills).

Competenze nella comunicazione nell’ambito della Fisica Nucleare e delle Particelle Elementari, utilizzo del linguaggio scientifico e della terminologia tipica della Fisica Nucleare e Subnucleare

Capacità di apprendimento (learning skills).

Acquisizione di adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e della capacità di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo della fisica nucleare e delle particelle che in ambiti contigui.

Il corso si basa su lezioni frontali ed esercitazioni.

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

Non sono richieste propedeuticità obbligatorie ma è fondamentale la conoscenza approfondita della meccanica quantistica e della teoria dei campi.

La frequenza delle lezioni è obbligatoria.

The second module of the course (6 CFU) comprises:

Electron–proton elastic scattering

Probing the structure of the proton. Rutherford and Mott scattering. Form factors. Relativistic electron–proton elastic scattering. The Rosenbluth formula

Deep inelastic scattering

Electron–proton inelastic scattering. Deep inelastic scattering. Electron–quark scattering. The quark–parton model. Electron–proton scattering at the HERA collider. Parton distribution function measurements

Symmetries and the quark model

Symmetries in quantum mechanics. Flavour symmetry. Combining quarks into hadron. Ground state baryons wavefunctions. Isospin representation of antiquarks. Meson states. SU(3) flavour symmetry

Heavy quark discovery and production. HQ spectroscopy.

The weak interaction

Phenomenology of beta decay. Leptons and neutrinos. Invariances and symmetries. Non conservation of parity in beta decay. Experiment of Wu and collaborators. Cowan-Reines Experiment. Neutrinos and antineutrinos. Mass of the neutrino. Neutrino as particle of Dirac or Majorana?

The weak interactions of leptons

Lepton universality. Neutrino scattering. Neutrino scattering experiments. Structure functions in neutrino interactions. Charged-current electron–proton scattering.

Si consiglia l'utilizzo degli appunti e delle dispense che vengono fornite durante il corso.

Possibili testi di riferimento da non considerarsi esaustivi:

W. E. Burcham and M. Jobes, Nuclear and Particle Physics, Pearson Education

Mark Thomson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press

B.Pohv et al: Particles and Nuclei; Bollati Boringhieri, Torino.

R.N. Cahn e G. Goldhaber The Experimental Foundations of Particle Physics, Cambridge University Press

Metodi e criteri di valutazione dell’apprendimento: l’esame verterà in una prova orale volta alla verifica delle capacità critiche dello studente di confrontarsi con le problematiche fenomenologiche e sperimentali proprie della fisica delle nucleare e subnucleare. Si verificherà la capacità e la chiarezza di esposizione, l’abilità ad inquadrare il tema richiesto in un contesto generale e la capacità di utilizzo degli strumenti fisici e di calcolo appresi.

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

Criteri per l’attribuzione del voto finale: il voto finale scaturirà dall’esito della prova orale in cui il peso maggiore sarà dato alle capacità critiche mostrate dallo studente.