HEAVY IONS PHYSICS

Anno accademico 2019/2020 - 2° anno - Curriculum NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS e Curriculum THEORETICAL PHYSICS
Docenti: Angelo PAGANO e Elena Irene GERACI
Crediti: 6
SSD: FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 108 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

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.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L’insegnamento verrà svolto mediante lezioni frontali. Lettura critica di articoli scientifici inerenti il programma svolto.


Prerequisiti richiesti

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


Frequenza lezioni

Fortemente consigliata


Contenuti del corso

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 fenomenologia delle reazioni (H.I.) di bassa energia dalle reazioni dirette, alle reazioni di nucleo composto. Le reazioni profondamente anelastiche. Diagrammi di Wilcynski. Le reazioni H.I. 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.


Testi di riferimento

  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 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


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Concetti Introduttivi di fenomenologia delle reazioni nucleari e leggi di conservazione. 
2 Sezione d’urto invariante. Analisi cinematica nello spazio delle fasi accessibile allo stato finale.  
3Coincidenze particella-particella. Energia relativa.J. Van Driel, Physics Letters 1981 98B, 5, 351 
4Classificazione ed interpretazione fenomenologia delle reazioni (H.I.) di bassa energia dalle reazioni dirette alle reazioni di nucleo composto.Materiale fornito dal docente 
5Reazioni Profondamente AnelasticheBertulani articolo http://arxiv.org/abs/0908.3275v1 
6Diagrammi di Wilczynski, discussione articolo scientificoWilczynski Phys Lett 1973 Vol 47B, 6, 484 
7Reazioni tra ioni pesanti ad energie intermedieD. Durant, E. Suraud, B. Tamain 
8Cronologia dei tempi di formazione e di emissione delle particelleDe Filippo et al, Phys. Rev. C 2005, 71, 044602  
9Curva Calorica e MultiframmentazioneW. G. Lynch, Nucl Phys. A583 (1995) 471 
10Equazione di stato della materia nucleare e sua determinazione sperimentaleD. Durant, E. Suraud, B. Tamain e materiale fornito dal docente 
11Fisica dei nuclei esoticiMateriale fornito dal docente 
12Multirivelatori a 4pigrecoDe Souza, Pagano et al. European Physical Journal A 2006, 30(1) 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

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.

 

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.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • 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