OGGETTO E OBIETTIVI DEL CORSO

L'obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze fenomenologiche di base della struttura della materia a livello subatomico.

PROGRAMMA

1. Ordini di grandezza tipici del mondo subatomico.

2. Cenni storici sulle tappe principali che hanno portato ad individuare un ambito subatomico.

La scoperta dell'elettrone, sostanze radioattive, raggi alfa, beta e gamma. La legge del decadimento radioattivo, l'esperimento di Rutherford, la scoperta del neutrone, i raggi cosmici.

3. Tecniche sperimentali nella fisica nucleare e subnucleare.

Gli acceleratori: generatori elettrostatici Van der Graaff e Tandem, acceleratori lineari, sincrotroni, colliders. L'interazione radiazione-materia: particelle cariche pesanti, elettroni, fotoni, particelle neutre.
I rivelatori: contatori a sicntillazione e a semiconduttori, camere a bolle, a nebbia, a scintille, a fili, a proiezione temporale.

4. Concetti di base sulla diffusione.

Definizione di sezione d'urto, sezioni d'urto differenziali, sezioni d'urto totali.
Diffusione da un potenziale centrale.
Derivazione della sezione d'urto di Rutherford.

5. Nuclei.

Formula semiempirica della massa di weizsaecker, energie di legame, energie di separazione, numeri magici.
Costituenti, numeri di massa e carica, isotopi, curva di stabilità.
Fissione e fusione.
Proprietà della forza nucleare e sua origine, ipotesi di Yukawa.

6. Particelle.

Interazione fra le particelle subatomiche.
Prima classificazione delle particelle: leptoni, mesoni, barioni, bosoni di gauge.
Particelle e antiparticelle.
I quarks.

7. Cinematica relativistica per le reazioni.

Conservazione del quadrimpulso, invarianti cinematici  massa invariante.

8. Studio dei nuclei mediante diffusione.

Scattering elastico di leptoni carichi: fattore di forma e densità di carica di magnetizzazione dei nuclei.
Scattering inelastico e spettri di eccitazione nucleare.

9. Studio dei nucleoni mediante diffusione.

Scattering elastico di leptoni carichi: fattore di forma e densità di carica e di magnetizzazione del neutrone e del protone.
Scattering inelastico e spettro barionico.
Scattering profondamente inelastico e partoni (quarks).
Relazioni con la fisica nucleare.
 

Testi consigliati:

H, FRAUENFELDER, E.M. HENLEY, Subatomic physics, Ed. Prentice Hall, 1991.
B. POVH, K. RITH C. SCHOLZ, F. ZETSCHE, Particelle e Nuclei: Un'introduzione ai concetti fisici, Ed. Bollati Boringhieri, 1998.

Modalità e svolgimento dell'esame:

L'esame consiste in una prova orale alla fine del corso. L'argomento numero 3 del corso (Tecniche sperimentali) verrà tenuto dal Prof. Grabmayr dell'Università di Tübingen, in lingua inglese, nel quadro del programma di scambio Socrates/Erasmus (azione T.S. Teaching Staff Mobility). È prevista una "provetta" al termine del corso del Prof. Grabmayr.