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ASTROPARTICLE PHYSICS
ALESSANDRO BALDINI
Academic year2023/24
CoursePHYSICS
Code192BB
Credits9
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
ASTROPARTICELLEFIS/05LEZIONI54
LUCA BALDINI unimap
ALESSANDRO BALDINI unimap
GIANCARLO CELLA unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Gli studenti acquisiranno conoscenze di base della fisica delle particelle nonchè degli strumenti atti a rivelarle; principali caratteristiche dei raggi cosmici e dei metodi sperimentali impiegati per misurarli; sviluppi e misure suila rivelazione dei neutrini dal sole; conoscenza di base della relatività generale e derivazione delle equazioni di Friedmann-Lemaitre; modello cosmologico, le sue limitazioni e possibili candidati di materia oscura; conoscenza dei metodi diretti ed indiretti per la rivelazione dei candidati di materia oscura. Consocenze di base della teoria e rivelazione delle onde gravitazionali.

Knowledge

Students are expected to acquire: some basic knowledge of particle physics and detection instruments; main cosmic ray characteristics and detection methods ; knowledge on recent developments in the measurements and detection of neutrinos from the sun; very basic knowledge of general relativity and of how to derive the Friedmann-Lemaitre equations; basic knowledge of the standard cosmological models, of its limitations and of the possible dark matter candidates; knowledge of the direct and indirect experimental detection methods of dark matter candidates. Gravitational wave basic theory and detection methods.

Modalità di verifica delle conoscenze

Con una breve presentazione iniziale a sua scelta il candidato sarà valutato sul grado di apprendimento, di approfondimento e di proprietà di espressione riguardante il materiale scelto.  Il candidato sarà anche valutato sul grado di conoscenza del resto del programma.

Metodo

  • Esame finale orale

Infromazioni ulteriori:

L'esame finale consisterà nella discussione di una parte del programma a scelta del candidato (30% del giudizio) e di due ulteriori domande  sugli argomenti del programma (l'altro 70% del giudizio)

Assessment criteria of knowledge

With the seminar the student will be assessed on his knowledge of the material he chooses to present and to discuss the matter thoughtfully and with propriety of expression. He will also be assessed on the degree of knowledge of the rest of the program.

Methods:

  • Final oral exam

Further information:
The final oral exam will consist of a seminar (30% of the weight) and two further questions on the arguments of the program (the other 70% of the weight)

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Si richiede un'ottima conoscenza della relatività ristretta e si consiglia di seguire il primo semestre del corso di particelle elementari.

Prerequisites

Excellent knowledge of special relativity is requires. Attending the first semester of particle physics course is advised.

Indicazioni metodologiche

Lezioni: Frontali

Attività di apprendimento:

  • partecipazione alle lezioni
  • partecipazione ai seminari segnalati

Partecipazione: Consigliata

Metodi di insegnamento:

  • Lezioni
  • Seminari
Teaching methods

Delivery: face to face

Learning activities:

  • attending lectures
  • participation in seminar

Attendance: Advised

Teaching methods:

  • Lectures
  • Seminar
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Breve introduzione alla fenomenologia delle particelle elementari. Metodi sperimentali di rivelazione. Fenomenologia dei raggi cosmici (CR). Moto di particelle cariche in campi magnetici uniformi e non. Metodi stocastici di accelerazione del primo e secondo ordine. Possibili sorgenti di accelerazione. Metodi sperimentali per la rivelazione dei CR. Equilibrio stellare. Emissione di neutrini nel caso ordinario e degenere.Rivelazione si neutrini solari ed atmosferici, Masse e oscillazioni dei neutrini. Principio di relatività generale. Equazioni di Friedmann-Lemaitre. Misura dei parametri cosmologici. Termodinamica delle prime fasi dell'universo. Nucleosintesi. Materia oscura. Possibili candidati e metodi sperimentali per la rivelazione. Teoria e metodi sperimentali per la rivelazione delle onde gravitazionali.

Syllabus

Short introduction to particle physics phenomenology. Esperimental methods of detection. Cosmic rays (CR) phenomenology. Charged particles motion in non uniform magnetic fields. First and second order stochastic acceleration mechanisms. Possible acceleration sources. Experimental methods for the detection of CR. Stellar equilibrium. Neutrino emission in ordinary and degenerate cases. Solar and atmospheric neutrinos detection.Neutrino masses and oscillations. General relativity principles. Friedmann-Lemaitre equations. Measurements of cosmological parameters. Thermodynamics of the first phases of the universe. Nucleosynthesis. Dark matter. Possible candidates and their experimental detection methods. Gravitational waves detection: theory and experimental methods.

Bibliografia e materiale didattico

M. S. Longair: High Energy astrophysics R. N. Mohapatra and P. B. Pal, massive neutrinos in physics and astrophysics S. Weinberg gravitation and cosmology L. Bergstroem, A. Goodbar: Cosmology and particle astrophysics

Bibliography

M. S. Longair: High Energy astrophysics R. N. Mohapatra and P. B. Pal, massive neutrinos in physics and astrophysics S. Weinberg gravitation and cosmology L. Bergstroem, A. Goodbar: Cosmology and particle astrophysics

Modalità d'esame

L'esame finale consisterà nella discussione di una parte del programma a scelta del candidato (30% del giudizio) e di due ulteriori domande  sugli argomenti del programma (l'altro 70% del giudizio)

Assessment methods

The final oral exam will consist of a seminar (30% of the weight) and two further questions on the arguments of the program (the other 70% of the weight)

Updated: 15/09/2023 10:41