Corso di laurea magistrale in Physics
Anno accademico 2021/2022 - 1° anno - Curriculum NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS
NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS
Docente titolare dell'insegnamento
ALESSIA RITA TRICOMIObiettivi formativi
- 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.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
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.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
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.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
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.
Prerequisiti richiesti
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
Non sono richieste propedeuticità obbligatorie ma è fondamentale la conoscenza approfondita della meccanica quantistica e della teoria dei campi.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
Non sono richieste propedeuticità obbligatorie ma è fondamentale la conoscenza approfondita della meccanica quantistica e della teoria dei campi.
Frequenza lezioni
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
La frequenza delle lezioni è obbligatoria.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
La frequenza delle lezioni è obbligatoria.
Contenuti del corso
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
The First module of the course comprises:
Introduction
The Standard Model of particle Physics. Interactions of particle with matters. Experiments at accelerator
Underlying concepts:
Units in particle physics; References to special relativity (Invariant mass, threshold energy, CM and LAB system)
Decay rates and cross section
Fermi’s golden rule. Particle decays. Interaction cross sections. Differential cross section
The birth of nucleus concept.
Rutherford experiment and the birth of the atomic nucleus concept. Coulomb interaction and its cross section. The discovery of the proton and neutron. The discovery of the positron and muon. The structure of the hadrons: the scattering of electrons on nuclei and nucleons.
Interaction by particle exchange.
Feynman diagrams and virtual particles. Introduction to QED. Feynman rules for QED.
Electron–positron annihilation
Electron–positron annihilation. Spin in electron–positron annihilation. Chirality.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
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.
Testi di riferimento
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
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
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
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
Altro materiale didattico
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
Il materiale didattico viene fornito durante il corso.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
Il materiale didattico viene fornito durante il corso.
Verifica dell'apprendimento
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS I
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.
- NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS II
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.
Apri in formato Pdf English version