Scheda programma d'esame
FISICA 3
GIOVANNI BATIGNANI
Anno accademico2018/19
CdSFISICA
Codice248BB
CFU9
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
FISICA 3FIS/04LEZIONI72
GIOVANNI BATIGNANI unimap
CLAUDIO BONATI unimap
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
  1. Interazione fra particelle cariche o fotoni con la materia stabile.
  2. Utilizzo di particelle cariche o fotoni per l'indagine di sistemi di dimensioni
    sub-atomiche (nuclei, nucleoni, particelle elementari).
  3. Indagine di sistemi di dimensioni sub-atomiche tramite i loro decadimenti
    spontanei.


=> Per raggiungere questi obiettivi e' necessario:

  • completare lo studio dell'elettromagnetismo in forma relativisticamente covariante;
  • sviluppare la teoria dell'irraggiamento;
  • sviluppare il formalismo delle sezioni d'urto (modello puntiforme e modello ondulatorio), dei fattori forma, dello spazio delle fasi;
  • introdurre un modello semplificato dei nuclei (modello a goccia).
Modalità di verifica delle conoscenze
  • Enunciare e spiegare  gli argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni
  • Saper rispondere alle domande contenute nella "checklist" reperibile nella pagina web del corso
  • Risolvere in modo autonomo problemi basati sulle conoscenze introdotte nel corso
Capacità
  • Capacita' di risolvere problemi impostando analisi sia qualitative che quantitative
  • Capacita' di spiegare gli argomenti oggetto del corso, illustrandoli con esempi ed applicazioni.

 

Modalità di verifica delle capacità

Nello svolgimento del corso le capacità sono verificate dal docente tramite domande, discussioni e verifica delle risoluzioni degli esercizi svolti nelle esercitazioni: tali verifiche non sono oggetto di valutazione del singolo studente e non hanno impatto sul voto finale, assegnato solo in base alle prove finali.

In sede di esame finale (solo prova orale ) si potrà chiedere allo studente di:

  • rispondere a domande contenute nelle parti (a) e (b) della  "checkilist" reperibile nella pagina web del corso;
  • rispondere a una domanda fra 4 domande del gruppo (c) - da lui  indicate - della  "checkilist" reperibile nella pagina web del corso;
  • enunciare e spiegare argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni;
  • risolvere problemi basati sugli argomenti oggetto del corso

 

Comportamenti

E' richiesta (ma non indispensabile) una partecipazione il più possibile attiva degli studenti durante le lezioni ed in particolare  di :

  • ripassare i prerequisiti del corso prima di partecipare alle lezioni o esercitazioni 
  • effettuare durante le esercitazioni in forma scritta una serie di esercizi i cui passi sono indicati   dal docente in modo dettagliato
Modalità di verifica dei comportamenti

Interazione del docente con la classe, tramite domande, discussioni e verifica delle risoluzioni degli esercizi svolti durante le esercitazioni. Tali verifiche non sono oggetto di valutazione e non hanno impatto sul giudizio finale del singolo studente.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conversione delle formule e dei valori numerici delle grandezze fisiche da unità di misura MKSA a CGS e “naturali”. Elementi di relativita' ristretta (dal corso di "Meccanica classica"), fra cui: 4-vettori covarianti e controvarianti, trasformazioni di Lorentz, modulo e prodotto scalare, invarianti di Lorentz, posizione di un punto, tempo proprio, derivate in 4 dimensioni, 4-velocità, 4-impulso, 4-accelerazione, 4-forza, moto di una carica in campi magnetici ed elettrici, tensore gμν.  Elettromagnetismo classico (dal corso di "Fisica Generale II"), fra cui: equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche, potenziali ritardati e potenziali di Lienard-Wiechert.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Parte propedeutica (alcuni argomenti in forte connessione con "Fisica Classica" e "Fisica Generale II")

Formulazione covariante dell'elettromagnetismo. Tensore energia-impulso del campo elettromagnetico e tensore degli sforzi.

Campo elettromagnetico generato da una carica in moto vario. Potenza emessa da una carica accelerata, distribuzione angolare relativistica e non. Irraggiamento di dipolo elettrico, quadrupolo elettrico, dipolo magnetico. Cenni agli acceleratori di particelle: elettrostatici, il betatrone, il ciclotrone ed il sincrociclotrone. Radiazione in acceleratori circolari e lineari, radiazione di sincrotrone.

 

 

Indagine di sistemi di dimensioni sub-atomiche

Sezione d’urto per fenomeni corpuscolari e ondulatori: sezione d’urto totale, differenziale, inclusiva, esclusiva.

Esempio: sezioni d'urto di onde elettromagnetiche su antenne e su cariche.

Reazione di radiazione. Larghezza di riga, diffusione risonante.

Esempio: scattering Rutherford e la deduzione di una nuova forza "forte".

Complemento: il modello a goccia dei nuclei.

Esempi di reazioni elastiche ed anelastiche di particelle.

Energia di soglia di una reazione, funzioni di distribuzione nello stato finale di una reazione e loro trasformazioni relativistiche.

Decadimenti spontanei: vita media e larghezza di decadimento.

Esempi: decadimenti alfa, beta, gamma dei nuclei: generalita', cinematica; il neutrino e l'antineutrino.

Esempi: decadimenti del pione neutro e carico.

Esempi: decadimenti a tre corpi ed il Dalitz plot.

Metodi della massa invariante e della massa mancante per la identificazione di particelle.

 

 

Interazione fra particelle cariche o fotoni con la materia stabile

Interazione dei fotoni con la materia: scattering Thomson e Rayleigh, effetti fotoelettrico e Compton, produzione di coppie elettrone-positrone.

Fattori di forma. Esempi: la diffrazione ed il fattore di forma elettromagnetico dei nuclei.

Scattering multiplo coulombiano.

Perdita di energia per collisioni, formula di Bethe-Bloch.

Effetto Cerenkov: generalita' e spettro in frequenza dei fotoni emessi.

Radiazione di frenamento, perdita di energia per irraggiamento e lunghezza di radiazione.

Applicazioni : particelle cariche di alta energia che attraversano materiali di tipo diverso.

Esempi: la scoperta del positrone, la scoperta dell’antiprotone.

Indicazioni per non frequentanti

Si consiglia di :

  • rispondere alle domande contenute nella "checkilist" reperibile nella pagina web del corso.

 

Modalità d'esame

Solo prova orale;  gli studenti che intendono sostenere l’esame devono iscriversi via web nel sito https://esami.unipi.it/esami/ . Attenzione non solo alla precedenza - sostanziale ed anche formale - di FISICA II, ma anche alla necessità di avere le competenze di relatività speciale studiate nel corso di 'Meccanica Classica'.

In sede di esame finale (solo prova orale ) si potrà chiedere allo studente di:

  • rispondere a domande contenute nelle parti (a) e (b) della  "checkilist" reperibile nella pagina web del corso;
  • rispondere a una domanda fra 4 domande del gruppo (c) - da lui  indicate - della  "checkilist" reperibile nella pagina web del corso;
  • enunciare e spiegare argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni;
  • risolvere problemi basati sugli argomenti oggetto del corso

 

Altri riferimenti web

sul sito e-learning del dipartimento di Fisica

 

https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219

Ultimo aggiornamento 09/05/2019 18:19