NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS

Modulo NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I

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 esempi.

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 al corso è di norma obbligatoria (consultare il Regolamento Didattico del Corso di Studi)

L'interazione debole

Fenomenologia del decadimento beta. Leptoni e neutrini. Invarianze e simmetrie. Non conservazione della parità nel decadimento beta. Esperimento di Wu e collaboratori. Esperimento Cowan-Reines. Neutrini e antineutrini. Messa del neutrino. Neutrino come particella di Dirac o Majorana?

Le interazioni deboli dei leptoni

Universalità leptonica. Diffusione di neutrini. Esperimenti di diffusione dei neutrini. Funzioni di struttura nelle interazioni dei neutrini. Scattering elettrone-protone a corrente carica.

Approfondimenti di cinematica relativistica e calcolo sezioni d'urto. 

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.

Le domande di seguito riportate non costituiscono un elenco esaustivo ma rappresentano solo alcuni esempi

Trasformazioni dal sistema del laboratorio al centro di massa

Universalità dei leptoni

Decadimenti beta