2019/2020

2021/2022

DM270

FIS/04 (FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE)

DIPARTIMENTO DI FISICA

FISICA

PERCORSO COMUNE

3°

Primo Semestre (29/09/2021 - 19/01/2022)

6

48 ore di attività frontale

Italiano

ORALE

PASQUINI BARBARA (titolare) - 6 CFU

Conoscenza della fisica classica

Il corso fornisce le nozioni base della fisica dei nuclei con particolare attenzione alla definizione delle osservabili più importanti, alla metodologia della loro misura e agli esperimenti più significativi.
Vengono analizzati i nuclei atomici e tramite lo studio delle loro proprietà, si delineano alcune caratteristiche dell'interazione nucleare forte che gli studenti approfondiranno in corsi dedicati.
Le problematiche sono introdotte descrivendo la fenomenologia, l'approccio utilizzato nelle misure e viene data una descrizione quantitativa ogni volta che è possibile utilizzare semplici metodi di calcolo. Attraverso il corso viene evidenziata l'analogia della descrizione dei nuclei con altri sistemi a molti corpi e vengono messe in luce le tecnologie e le metodologie specifiche di questo settore. Vengono inoltre accennati gli argomenti di ricerca più attuali in questo settore.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito una conoscenza di base della fisica dei nuclei, che serve da supporto per coloro che intendono approfondire questa disciplina in corsi dedicati e che comunque fornisce una formazione introduttiva anche per coloro che si dedicheranno ad altre discipline. Lo studente sarà in grado di effettuare semplici calcoli di fenomeni e reazioni nucleari.

Atomi e nuclei: proprietà degli atomi, esperimento di Thomson e rapporto carica/massa dell’elettrone, primi modelli atomici (Thomson), scattering
di Rutherford, modello atomico di Rutherford, il nucleo atomico e i suoi componenti (protoni e neutroni).
Proprietà dei nuclei: dimensione, raggio, massa, energia di legame, stabilità, spin, parità, momenti elettromagnetici.
Interazione nucleare e potenziale nucleone-nucleone.
Modelli del nucleo: modello a goccia di liquido e formula semi-empirica per la massa, modello di Fermi, modello a shell nucleare.
Reazioni nucleari: generalità, sezione d’urto, processi di reazione, reazioni con formazione di nucleo composto, reazioni dirette.
Fissione: reazione con neutroni, fissione, fissione indotta da neutroni, fissione dell’uranio, reazioni a catena, reattori nucleari.
Fusione, fusione e nucleosintesi nelle stelle, fusione in laboratorio.
Radioattività: tempo di vita dei nuclei, probabilità e legge di decadimento, serie radioattive.
Decadimenti alfa, beta, gamma.
Acceleratori: acceleratori a caduta di potenziale (Cockcroft-Walton, Van de Graaff, tandem), acceleratori lineari, acceleratori circolari (ciclotrone, sincrotrone, betatrone).
Rivelatori: interazione tra radiazione e materia, perdita di energia per ionizzazione, camera a ionizzazione, rivelatori proporzionali, camere a fili, camere a deriva, rivelatori Geiger-Muller, scintillatori, rivelatori Cherenkov, rivelatori a traccia.
Effetti della radiazione sui sistemi biologici.
Applicazioni del nucleare: metodo del 14C per la datazione archeologica, medicina nucleare, applicazioni industriali e analitiche.

Lezioni frontali. Potranno anche essere proposti e risolti semplici esercizi.
Copia delle slide utilizzate durante le lezioni viene fornita agli studenti. Vengono altresì fornite dispense con note del docente.

B. Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche, W. Rodejohann, Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts, Springer Verlag

J.L.Basdevant, J.Rich and M. Spiro, Fundamentals in Nuclear Physics, Springer, 2005

R.J. Blin-Stoyle Nuclear and Particle Physics, Chapman & Hall (1991)

E.J. Burge Atomic Nuclei and their particles Clarendon Press (2002)

J.S. Lilley Nuclear Physics Principles and Applications Wiley (2001)

Colloquio orale.
L'esame orale viene sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia ed ha una durata che varia tra circa 30 e circa 50 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di accertare l'acquisizione delle conoscenze relative agli argomenti del corso, con particolare attenzione alla capacità di ragionamento critico e all'impiego di un lessico appropriato.

Colloquio orale.
L'esame orale viene sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia ed ha una durata che varia tra circa 30 e circa 50 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di accertare l'acquisizione delle conoscenze relative agli argomenti del corso, con particolare attenzione alla capacità di ragionamento critico e all'impiego di un lessico appropriato.