Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze su: nucleo atomico e sue proprietà – reazioni nucleari e modelli di reazione – interazioni fondamentali e particelle elementari

Learning Goals

Properties of Atomic Nucleus - Models of nuclear reactions - Elementary particles and fundamental interactions

Metodi didattici

Il metodo di insegnamento è basato su lezioni dialogate accompagnate da sviluppi matematici e dimostrazioni alla lavagna. A seconda dell'argomento viene seguito il metodo deduttivo o quello induttivo. La trattazione è seguita da una discussione interattiva per stimolare l'analisi degli argomenti trattati e chiarire eventuali dubbi.

Teaching Methods

The teaching method is based on oral lessons associated with mathematical development and demonstrations. Both deductive and inductive reasoning are used. The dissertation is followed by an interactive discussion, in order to stimulate the analysis of treated subjects and clarify doubts.

Prerequisiti

conoscenze su: nucleo atomico e sue dimensioni – energie di legame e modelli nucleari – interazioni fondamentali – trasmutazioni nucleari – reazioni nucleari indotte da particelle e da ioni leggeri – quark e leptoni – modello statistico delle reazioni nucleari – reazioni nucleari indotte da ioni pesanti.

Prerequisites

knowledge on: the atomic nucleus and its size - binding energies, and nuclear models - the fundamental interactions - nuclear transmutations - nuclear reactions induced by light ions and particles - quarks and leptons - statistical model of nuclear reactions - nuclear reactions induced by heavy ions.

Verifiche dell'apprendimento

Colloquio orale con esercizi.

Assessment

Oral exam with xercises.

Programma del Corso

1. – Introduzione. La Fisica dei sistemi subatomici. Lo studio del nucleo tramite le reazioni nucleari. Il ruolo dei modelli. Leggi di conservazione e principi di simmetria. 2. – Proprietà dei nuclei. Dimensioni e forma dei nuclei. Significato del raggio nucleare. Spin e parità. Momenti elettrici e magnetici. Stati eccitati e scala dei tempi. 3. – Introduzione alle reazioni nucleari Cinematica delle reazioni Nucleari. Bilancio di massa ed energia. Quantità conservate. Eccitazione coulombiana. Polarizzazione e correlazioni angolari. Scattering di particelle identiche. Reazioni inverse. Nucleo composto e frazioni di branching. Risonanze giganti e Strength function. Assorbineto debole e forte. Diffrazione e rifrazione; modello ottico. 4. -Teoria elementare dello scattering Onda incidente ed onda scatterata. Equazioni accoppiate e forma integrale dell’equazione di Schrodinger. Approssimazione di Born. Approssimazione di Born in onde distorte. Onde parziali. Matrice di scattering. Shift di fase. Sviluppo in onde parziali di ampiezza di scattering e sezione d’urto. Teorema ottico. Trasmissione e riflessione attraverso la barriera coulombiana. Sezione d’urto in prossimità della soglia. Collisioni fra particelle con spin. Canali di collisione. Descrizione classica e semiclassica dello scattering. Funzione di deflessione, rainbows e glories. Approssimazione impulsiva, WKB ed iconale 5. – Modelli di reazione Sharp e smoot cut-off. Effetti del campo coulombiano. Diffrazione alla Fresnel ed alla Fraunhofer. Strong absorption model. Approssimazione adiabatica. Accoppiamento spin orbita. Potenziali medi per proiettili compositi. Potenziali immaginari. Reazioni di stripping, pick-up e knock out. Processi multistep ed accoppiamento forte. Stati analoghi isobarici. Teoria statistica del nucleo composto. Reazioni fra ioni pesanti.

Course Syllabus

1. – Introduction. Physics of subatomic systems. The study of the nucleus by nuclear reactions. Role of models. Conservation laws and symmetry principles. 2. – Properties of Nuclei. Size and shape of nuclei. Meaning of nuclear radius. Spin e parity. Electric and magnetic moments of nuclei. Excited states and time scales. 3. – Introduction to Nuclear Reactions Reaction kinematics. Energy and mass balance. Conserved quantities. Coulomb excitation. Polarization and angular correlations. Scattering of identical particles. Inverse reactions. Compound nuclei and branching ratios. Giant resonances and Strength function. Strong and weak absorption. Diffraction and refraction; optical model. 4. – Elementary Scattering Theory Incident and scattered waves. Coupled equations and integral form of the Schrodinger equation. Born approximation. Distorted-wave born approximation. Partial waves. Scattering matrix. Phase shifts. Partial wave expressions for cross section and scattering amplitude. Optical theorem. Transmission and reflection across the coulomb barrier. Behaviour of cross-sections near threshold. Collisions with spin. Collision channels. Classical and semiclassical descriptions of scattering. Deflection function, rainbows and glories. Impulse, WKB and eikonal approximations. 5. – Models of Nuclear Reactions Sharp e smoot cut-off. Effects of the coulomb fields. Fresnel and Fraunhofer diffraction. Strong absorption model. Adiabatic approximation. Spin-orbit coupling. Average potentials for composite projectiles. Imaginary potentials. Stripping, pick-up e knock out reactions. Multi-step processes and strong coupling. Isobaric analogue resonances. Statistical theory of the compound nucleus. Heavy ion reactions.