CdSFISICA
Codice206BB
CFU9
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| FISICA NUCLEARE | FIS/04 | LEZIONI | 54 |
|
Programma del corso (a.a. 2022-23)
- Proprietà generali dei nuclei atomici
Il nucleo atomico e i suoi costituenti. Dimensioni del nucleo. Diffusione di elettroni sul nucleo e fattore di forma nucleare. Distribuzione di carica nei nuclei. Stabilità e decadimento dei nuclei: decadimento alfa, beta e gamma. La legge del decadimento radioattivo. Catene di decadimenti radioattivi: equazioni di Bateman, serie radioattive naturali. Metodo di datazione con il radiocarbonio. Masse ed energia di legame dei nuclei. Il modello a goccia liquida del nucleo e la formula semi-empirica di massa. Spin e parità dei nuclei. Momenti elettrici e magnetici dei nuclei. Reazioni nucleari: canali di reazione, sezione d'urto totale e differenziale.
- Interazione nucleare
Il deutone: proprietà generali. Il deutone con forze centrali. Dipendenza dallo spin della interazione nucleare. Componente tensoriale dell'interazione nucleare e operatore tensoriale. Momento di dipolo magnetico del deutone e stima della percentuale di onda D nella funzione d'onda del deutone. Scattering nucleone-nucleone a bassa energia. Isospin e principio di Pauli generalizzato. Teoria di Yukawa dell'interazione nucleare (one pion exchange potential).
- Modelli nucleari
Il modello a gas di Fermi. Il modello a shell del nucleo.
- Decadimento alpha dei nuclei
Relazione di Geiger-Nuttal. Stima della soglia di instabilità per il decadimento alpha in base al modello a goccia del nucleo. Modello di Gamow-Gurney-Condon. “Struttura fine” degli spettri alpha e regole di selezione.
- Fisica nucleare in astrofisica
Fusione nucleare. I processi di fusione nucleare nelle stelle. Catena p-p e ciclo CNO. Cenni alle fasi finali dell'evoluzione stellare. Equazione di stato di un gas ideale di fermioni relativistici. Miscela di due gas di fermioni. Materia nucleare simmetrica e β-stabile. Cenni alla struttura delle stelle di neutroni.
- General properties of atomic nuclei
The atomic nucleus and its constituents. Size of the nucleus. Diffusion of electrons nuclei and the nuclear form factor. Electric charge distribution in nuclei. Measurement of nuclear size by atomic transitions. Mirror nuclei. Stability and decay of nuclei: alpha, beta and gamma decay. The law of radioactive decay. Radioactive decay chains: Bateman equations, natural radioactive series. Radiocarbon dating method. Masses and binding energy of nuclei. The liquid drop model of the nucleus and the semi-empirical mass formula. Spin and parity of nuclei. Electric and magnetic moments of nuclei. Nuclear reactions: reaction channels, total and differential cross section. Beam attenuation coefficient, thin targets.
- Nuclear interaction.
The deuteron: general properties. The deuteron with central forces. Spin dependence of the nuclear interaction. Tensor component of the nuclear interaction and tensor operator. Magnetic dipole moment of the deuteron and estimation of the D-wave percentage in the deuteron wave function. Elastic diffusion of two nucleons. Isotopic spin and the generalized Pauli principle. Yukawa theory of nuclear interaction: pion exchange.
- Nuclear models.
Fermi's gas model. The shell model of the nucleus.
- Nuclear alpha decay
Geiger-Nuttal law. The Gamow-Gurney-Condon model. Selection rules for alpha decay.
- Nuclear physics in astrophysics.
Nuclear fusion. Nuclear fusion processes in stars. The p-p chain and CNO cycle. Hints on the final stages of stellar evolution. Equation of state of an ideal gas of relativistic fermions. Mixture of two fermion gases. Symmetric and β-stable nuclear matter. Hints on the structure of neutron stars.
Libri di testo consigliati
- K.S. Krane, Introductory Nuclear Physics, (J. Wiley & Sons).
- J.-L. Basdevant, J. Rich, M. Spiro, Fundamentals in Nuclear Physics, (Springer).
- V.K. Sitenko, A.G. Tartakowskij, Lezioni di teoria del nucleo, (Edizioni MIR).
Recommended textbooks
- K.S. Krane, Introductory Nuclear Physics, (J. Wiley & Sons).
- J.-L. Basdevant, J. Rich, M. Spiro, Fundamentals in Nuclear Physics, (Springer).
- V.K. Sitenko, A.G. Tartakowskij, Lezioni di teoria del nucleo, (Edizioni MIR).
Prova orale sui vari argomenti trattati nel corso.
Oral examination on the various topics covered in the course.