CdSFISICA
Codice248BB
CFU9
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano
- Interazione fra particelle cariche o fotoni con la materia stabile.
- Utilizzo di particelle cariche o fotoni per l'indagine di sistemi di dimensioni
sub-atomiche (nuclei, nucleoni, particelle elementari). - 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).
- 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
- Capacita' di risolvere problemi impostando analisi sia qualitative che quantitative
- Capacita' di spiegare gli argomenti oggetto del corso, illustrandoli con esempi ed applicazioni.
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
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
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.
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.
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.
Si consiglia di :
-
rispondere alle domande contenute nella "checkilist" reperibile nella pagina web del corso.
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
sul sito e-learning del dipartimento di Fisica
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219