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EXPERIMENTAL METHODS FOR PARTICLE PHYSICS

Anno accademico 2020/2021 - 1° anno - Curriculum NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS
Docenti: Sebastiano Francesco ALBERGO e Gigi CAPPELLO
Crediti: 6
SSD: FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 84 di studio individuale, 21 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di approfondire le tecniche sperimentali propriamente utilizzate nella fisica delle particelle elementari con particolare riferimento ai rivelatori per i collider ed è intesa per mettere in condizione lo studente di comprendere ed operare le scelte di progettazione di un esperimento di alta energia.

Il corso intende potenziare:

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
Comprensione critica dei sistemi complessi di rivelatori per la fisica della particelle. Comprensione dei metodi di misura e delle tecniche di analisi dati e simulazione tramite metodo Monte Carlo.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)
Capacità di identificare gli elementi distintivi dei rivelatori di particelle. Capacità di comprendere le analogie e le differenze tra le misure a collider leptonici e adronici. Capacità di estrapolare i concetti appresi alla progettazione di rivelatori. Capacità di identificare gli elementi chiave per
l’analisi dei dati e l’applicazione a diverse tipologie di misure.
Abilità comunicative (communication skills).
Competenze nella comunicazione nell’ambito della Fisica delle Particelle Elementari, utilizzo del linguaggio scientifico e della terminologia tipica della fisica dei rivelatori, uso della corretta terminologia nella presentazione dei risultati delle misure.
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 dei rivelatori di particelle che in ambiti contigui.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Sono previste lezioni frontali (3 CFU), attività di laboratorio (3 CFU). Saranno stimolati il lavoro di gruppo e le presentazioni dei risultati da parte degli studenti. Il corso verrà tenuto in lingua inglese.

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.


Prerequisiti richiesti

Conoscenza della fisica generale. conoscenza della fisica nucleare e subnucleare. conoscenza della teoria degli errori

Se concordato con gli studenti e/o in presenza di studenti provenienti da accordi Erasmus o accordi quadro internazionali, il corso sarà tenuto in lingua inglese.

Eventuali propedeuticità: nessuna obbligatoria ma si consigliano il corso di “Laboratorio di Fisica Nucleare e Subnucleare”.


Frequenza lezioni

obbligatoria


Contenuti del corso

− Architettura dei rivelatori per la Fisica delle Particelle
o La misura dell’impulso e la tracciatura.
o I calorimetri elettromagnetici ed adronici, misura dell’energia.
o L’identificazione delle particelle. Rivelatori Cherenkov.
− Sistemi di tracciatura a stato solido: rivelatori a microstrisce e pixel di silicio Risoluzione spaziale
o Tracciatura
Allineamento
o Resistenza alle radiazioni
− Esperimenti ai collider adronici e ai collider leptonici: problematiche fisiche, caratteristiche dei rivelatori e loro design, fisica di precisione e di scoperta
− Misure in laboratorio
o con rivelatori Cherenkov: acquisizione dei dati e analisi
o caratterizzazione di un rivelatore SiPM: acquisizione dei dati e analisi


Testi di riferimento

Glenn F. Knoll Radiation Detection and Measurement John Wiley and Sons Ltd

Claus Grupen, Boris Shwartz Particle Detectors Cambridge University Press



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1la modulazione oraria del programma si adatta ogni anno agli specifici interessi degli studenti del corsoi testi consigliati possono essere integrati con articoli scientifici sulla base del livello di approfondimento raggiunto sullo specifico argomento 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

esame orale su tutto il programma e presentazione di un elaborato riassuntivo su una delle misure effettuate in laboratorio. 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 di laboratorio.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

rivelatori

metodi di misura

valutazione dell'errore nelle misure effettuate