Obiettivi Formativi

Mod. Fisica Nucleare: Fornire 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. Mod. Laboratorio: Fornire conoscenze su:esperimenti con sorgenti e rivelatori di particelle nucleari

Metodi didattici

Lezioni frontali. Esercitazioni in laboratorio.

Prerequisiti

Fondamenti di Meccanica Quantistica

Verifiche dell'apprendimento

Colloquio orale

Programma del Corso

Mod. Fisica Nucleare: La Fisica dei sistemi subatomici. Scala delle grandezze in fisica nucleare. La scoperta dei nuclei atomici, l’esperimento di Rutherford. Dimensione dei nuclei atomici, fattori di forma. Composizione dei nuclei, linea di stabilità, energia di legame e formula di Weizsacher. Nuclei instabili e decadimenti. Forma dei nuclei. Spin nucleare. Decadimenti Radioattivi. Classificazione dei modelli dei nuclei atomici e gradi di libertà. Modelli collettivi: goccia liquida, oscillazioni e vibrazioni. Modelli a particella singola: modello a shell e numeri magici. Spin Isotopico. Reazioni nucleari:sistema del Laboratorio e del Centro di Massa, yield, sezione d’urto, funzione di eccitazione, distribuzioni angolari. Legge di conservazione dell’energia: Qvalore, energia di soglia. Legge di conservazione del momento angolare: parametro d’impatto, angolo di grazing. Scattering elastico, sezione d’urto di Rutherford, scattering anelastico. Reaz. di Nucleo composto, reazioni di risonanza, formula di Breit-Wigner, reazioni di non risonanza, fluttuazioni, spettri continui. Modello a evaporazione. Modello Ottico Reazioni dirette. Fisica Subnucleare ed Interazioni Fondamentali Natura delle forze fra nucleoni. Il sistema a due corpi. Scattering nucleonenucleone, risonanze e creazione di nuove particelle. Il mesoni e la teoria di Yukawa. Equazione di Klein-Gordon. Range d’interazione e massa della particella propagatrice. Diagrammi di Feynman. Teoria di Dirac dell’antimateria. L’interazione debole Il neutrino: massa, elicità ed oscillazioni. Parità. Violazione della parità nel decadimento β. coniugazione di carica e sua violazione nelle interazioni deboli. Inversione temporale. Il teorema CPT. Interazioni in corrente carica e neutra. Modello Standard. Le quattro interazioni ed i bosoni di Gauge. Hadroni e Leptoni. Cenni di astrofisica nucleare. Il Big-Bang e l’universo in espansione. Evoluzione stellare. Mod. Laboratorio: Il vuoto Tipi di vuoto. Pompe rotative a pistone e a palette. Pompe diffusive e turbo molecolari. Pompe ioniche e a sublimazione di titanio. Vacuometri a termocoppia, Pirani, a catodo caldo e a catodo freddo. Radioattività Decadimento α, β e γ. Spettro discreto delle particelle α. Spettro continuo dell’emissione β. Antineutrino. Legge del decadimento radioattivo. Costante di decadimento. Vita Media. Tempo di Dimezzamento. Attività. Famiglie radioattive. Equilibrio radioattivo. Fonti naturali ed artificiali di rischio da radioattività Datazione al 14C, Tecnica dei traccianti. Radiazioni direttamente ionizzanti. Ioni pesanti nella materia. Stopping power, straggling, picco di Bragg, range. Elettroni nella materia. Fotoni nella materia. Effetto bremsstrahlung. Effetto Rayleigh. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Produzione di Coppie. Coefficiente di attenuazione lineare. Rivelatori a gas.Rivelatori a semiconduttore. Scintillatori.Fotomoltiplicatori. Risoluzione Energetica. Efficienza. Cenni di dosimetria delle radiazioni Grandezze radiometriche e dosimetriche. Il problema della misura della dose: teoria della cavità di Bragg-Gray. Dosimetri chimici, dosimetri a termoluminescenza, pellicole radio cromiche. Esperienze di laboratorio - Creazione di una catena di conteggio per particelle α con rivelatore a Silicio. - Calibrazione del multicanale con il pulser. - Determinazione dell’energia di una sorgente α incognita - Determinazione dell’attività assoluta di una sorgente α - Determinazione del range delle particelle α in aria - Uso dello scintillatore NaI(Tl) per rivelazione di fotoni