Libretto delle lezioni del corso di
Fisica Nucleare e Subnucleare Prof. Sergio Petrera
SSD FIS04 Laurea Magistrale in Fisica AA 2011­2012
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– 11.15 – 13.15 : Introduzione al corso. Introduzione alla cinematica relativistica. Trasformazioni di Lorentz. Quadrivettori e invarianti. Lo spazio­tempo. Quadrivelocita'. Quadrimpulso. 0 7
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– 14.15 – 16.15 : Uso degli invarianti relativistici. Il sistema del Centro di Massa (CM):  e  dal LAB al CM, energia e impulso di una particella nel CM. Esercizi.
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– 9.15 – 11.15 : Soglia di una reazione. Alcuni esempi. Angolo di apertura in un decadimento a due corpi. Esercizi.
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– 11.15 – 13.15 : Introduzione alla teoria della diffusione. Concetto di sezione d'urto e rate di transizione. Equazione di Lippman­Schwinger.
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– 14.15 – 16.15: Ampiezza di diffusione. Teoria perturbazioni..Approssimazione di Born.
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– 09.15­11.15 : Matrice di diffusione e sezione d'urto.Teorema ottico. Teoria perturbazioni dipendente dal tempo.
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– 11.15­13.15 : Regola d'oro di Fermi. Sezione d'urto di Born. Fattori di forma.
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– 14.15 – 16.15 : Cambiamento dello spettro d'impulsi dal CM al sistema del laboratorio. Il metodo delle ellissi. Angolo limite. Utilizzo del metodo delle ellissi.
22­03­2012 – 9.15 – 11.15 : Esercizio su un tracciatore per la rivelazione di un decadimento. Come appare un oggetto in movimento ( Concetto di spazio delle fasi. Il decadimento in due corpi.
23­03­2012 – 11.15 – 13.15 : Il decadimento in tre corpi. Limiti cinematici. Esercizi. Introduzione ai metodi di rivelazione. Generalita' sul passaggio delle particelle attraverso la materia.
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– 11.15­13.15 : Perdita di energia per ionizzazione. Formule di Bohr e Bethe­Bloch. Ionizzazione minima. Effetto di densita'. Range o percorso residuo di una particella.
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– 14.15 – 16.15 : L'effetto Cherenkov. La diffusione coulombiana multipla. Lunghezza di radiazione.
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– 9.15 – 11.15 : L'irraggiamento o bremsstrahlung. Sua rilevanza per gli elettroni. Esercizi.
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– 11.15­13.15 : Esercizi vari su perdita di energia, range, scattering multiplo, effetto Cherenkov.
04­04­2012 – 14.15 – 16.15 : Esercizi e applicazioni. Scattering multiplo in mezzi spessi. Gruppi di muoni nella roccia. Spettrometria in emulsioni e camere a bolle.
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– 14.15 – 16.15 : Processi elettromagnetici dei fotoni. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Creazione di coppie.
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– 9.15 – 11.15 : Cascata elettrofotonica. Energia critica. L'esperienza di Geiger e Marsden. L'interpretazione di Rutherford. 1 3­04­2012
– 11.15­13.15 : Il raggio di collisione. Il nucleo atomico. La scoperta del neutrone: composizione del nucleo atomico.
17­04­2012 – 11.15­13.15 : L'uso di elettroni per lo studio delle dimensioni nucleari. La diffusione elastica degli elettroni. La sezione d'urto di Mott. Il fattore di forma nucleare. 18 ­04­2012
– 14.15 – 16.15 : Distribuzioni di carica nucleare: la funzione uniforme e quella di Woods­Saxon. Raggi nucleari e loro dipendenza da A. Altri metodi: gli atomi µ­mesici. Masse nucleari. Spettrometria di massa. Energie di legame. 19­04­2012 – 9.15 – 11.15 : Energie di legame. Il modello a goccia liquida. La formula semiempirica di massa.
20­04­2012 – 11.15­13.15 : Il modello a gas di Fermi. Esercizi.
24­04­2012 – 11.15­13.15 : Legge del decadimento radioattivo. Decadimenti multimodali. Famiglie di radionuclidi: l'equilibrio secolare. 26­04­2012 – 9.15 – 11.15 : Fenomenologia dei decadimenti Q dei decadimenti. Spettroscopia e e relazione con i livelli nucleari. Il decadimento Inconsistenze sperimentali, l'ipotesi di Pauli, il neutrino. Esercizi.
27­04­2012 – 11.15 – 13.15 : Fenomenologia nei nuclei con A dispari e con A pari. Esercizi.
02­05­2012 – 14.15 – 16.15 : Condizioni cinematiche per il decadimento La legge di Geiger e Nuttal. Il decadimento  come attraversamento della barriera coulombiana, modello di Gamow.
03­05­2012 – 9.15 – 11.15 : Prova scritta parziale.
04­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Limitazioni del modello di Gamow. Effetti di momento angolare. Numeri magici.
08­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Fondamenti del modello a shell. Potenziali nucleari. Modello a shell. Potenziali nucleari. 09­05­2012 – 14.15 – 16.15 : Risultati della prova parziale. Modello a shell. Potenziali nucleari. Il termine di spin­orbita.
10­05­2012 – 9.15 – 11.15 : Occupazione dei nucleoni nelle shell. Spin dei nuclei. Spin e parita' dei nuclei. Momenti magnetici nucleari. 11­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Esercizi sulla legge di decadimento. Dalla fisica del nucleo alle particelle elementari. Le costanti d'accoppiamento adimensionali. 15­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Le costanti d'accoppiamento adimensionali. Fermioni e bosoni. Particelle reali e virtuali. L'interazione coulombiana come scambio di fotoni virtuali. Il campo e.m., l'invarianza di gauge.
16­05­2012 – 14.15 – 16.15 : La quantizzazione del campo elettromagnetico. Le equazioni quantistiche relativistiche: Klein­Gordon e Dirac. Il campo di Dirac. L'interazione tra i campi di Dirac e elettromagnetico: l'elettrodinamica quantistica (QED). 17­05­2012 – 9.15 – 11.15 : l'elettrodinamica quantistica (QED). I grafici di Feynman: esempi in QED. Grafici di ordine superiore e rinormalizzazione.
18­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Accuratezza dell'elettrodinamica quantistica e confronto con le misure. Esercizi.
22­05­2012 – 9.15 – 11.15 : Esercizi: cinematica relativistica, formula di massam legge decadimento.
22­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Esercizio: rivelazione del decdimento del protone con Cerenkov ad acqua. Relazione tra massa del mediatore e range dell'interazione. Fondamenti della teoria di Yukawa.
23­05­2012 – 14.15 – 16.15 : La teoria di Yukawa per le interazioni forti. Il mesone di Yukawa. Scoperta di muoni e pioni. La teoria di Yukawa: suoi successi e difficolta'.
24­05­2012 – 9.15 – 11.15 : Il propagatore bosonico come ampiezza di transizione nella teoria delle perturbazioni. La teoria di Fermi del decadimento , la costante di Fermi. Il plot di Kurie.
25­05­2012 – 11.15 – 13.15 : Il plot di Kurie e la massa del neutrino. La regola di Sargent. Violazione di unitarieta'. Dalla teoria di Fermi al bosone intermedio (IVB).
29­05­2012 – 11.15 – 13.15 : L'interazione forte: il Deep Inelastic Scattering e la spettroscopia adronica. Partoni e quark. Sezioni d'urto pp e p, risonanze adroniche. Funzione di Breit­Wigner.
30­05­2012 – 14.15 – 16.15 : I quarks come componenti del mesoni e barioni. Gli stati a due quarks (u e d). Condervazione del numero barionico e del sapore dei quarks.
31­05­2012 – 9.15 – 11.15 : Il ruolo di simmetria e parita'. I mesoni pseudoscalari. I barioni 1/2+ e 3/2+. Lo spin isotopico. La ++ e la necessita' del colore. La funzione d'onda completa del protone.
01­06­2012 – 11.15 – 13.15 : Il momento magnetico di p e n nel modello a quark. Il quark s. La stranezza: produzione associata e decadimento debole di particelle strane. Stati con (u, d, s). Esercizi.
05­06­2012 – 11.15 – 13.15 : Stati con (u, d, s) SU(3). La predizione dell'­. I quarks pesanti. Decadimenti deboli: l'angolo di Cabibbo. 06­06­2012 – 14.15 – 16.15 : il meccanismo GIM e il quark c. La scoperta della J/Descrizione degli esperimenti. Gli stati adronici con i quarks pesanti e loro decadimenti.
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 – 9:15 – 11:15 : Il colore: sua evidenza sperimentale. Il rapporto R tra sezioni d'urto e+e­ in adroni e in muoni. Esercizi.
08­06­2012 – 11.15 – 13.15 : La Cromodinamica quantistica. Il confinamento dei quarks e la liberta' asintotica. 12­06­2012 – 9.15 – 11.15 : Prova scritta parziale
13­06­2012 – 14.15 – 16.15 : Il confinamento dei quarks e la liberta' asintotica. La frammentazione dei quarks, jets in e+ e­. Decadimenti di adroni e leptoni. La conservazione del numero leptonico. Il decadimento doppio beta. 14­06­2012 – 9.15 – 11.15 : L'esperimento dei due neutrini. La conservazione del numero leptonico. Dalla teoria di Fermi alla teoria elettrodebole. 15­06­2012 – 11.15 – 13.15 : I grafici fondamentali dell'interazione debole: correnti cariche e correnti neutre. Il mescolamento dei quarks e la matrice di Cabibbo­Kobayashi­Maskawa.. La fisica a LEP. Il bosone di Higgs. La non conservazione della parita'. Il puzzle tau­theta e l'esperimento di Wu.