ITALIANO

Programma sintetico:
1. Teoria della relativita’ ristretta
2. Cinematica relativistica
3. Dinamica relativistica
4. Concetti fondamentali della fisica delle particelle elementari
5. Leptoni e interazione debole
6. Quark e adroni
7. Proprieta’ generali dei nucleoni
8. Il sistema di due nucleoni
9. L’interazione nucleare
10. Proprieta’ generali dei nuclei
11. Modelli nucleari
12. La radioattivita’
13. Decadimenti alfa e beta dei nuclei

- Introduzione alla relativita’ ristretta – Robert Resnick, Casa Editrice Ambrosiana.
- Particle Physics - Autori: B. R. Martin e G. Shaw, Wiley.
- Nuclear Physics in a Nutshell - Autore: Carlos A. Bertulani, Princeton University Press.

Il corso si propone di fornire le basi sperimentali, teoriche e metodologiche della Fisica nucleare e subnucleare.
L’obiettivo viene perseguito seguendo anche un approccio storico volto a descrivere l’avanzamento delle conoscenze, lo sviluppo dei modelli e la progettazione ed esecuzione di esperimenti mirati.

Oltre a ciò, il corso intende formare negli studenti:
- capacità di individuare gli elementi essenziali di un processo, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario per la sua descrizione;
- capacità di applicazione pratica delle leggi di conservazione e di esecuzione di calcoli numerici con l’utilizzo delle unità di misura tipiche della Fisica nucleare e subnucleare.

Conoscenze di base di Meccanica Quantistica.
Gli studenti devono aver sostenuto gli esami di Fisica Generale II e di Laboratorio di Fisica II.

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula (56+12 ore).
La frequenza non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata.

La verifica del livello di apprendimento consisterà in una prova orale della durata di circa 60 minuti da effettuarsi alla fine del corso.
Oltre a verificare il livello di conoscenza raggiunto dallo studente, la prova orale mira ad accertare la comprensione dei fondamenti della fisica nucleare e subnucleare e la capacità di saperne descrivere le principali caratteristiche osservate sperimentalmente.

• Teoria della relativita’ ristretta: Le trasformazioni galileiane, La relativita’ newtoniana e l’elettromagnetismo, L’esperimento di Michelson e Morley.
• Cinematica relativistica: Derivazione delle equazioni di trasformazione di Lorentz, La somma relativistica delle velocita’, Aberrazione ed effetto Doppler.
• Dinamica relativistica: Meccanica e relativita’, Momento relativistico, Legge di forza relativistica, Principio di equivalenza massa-energia, Proprieta’ di trasformazione di momento, energia, massa e forza.
• Concetti fondamentali della fisica delle particelle elementari: Equazione d’onda relativistica, Teoria di Dirac dei buchi e antiparticelle, Diagrammi di Feynman per processi fondamentali di diffusione elettromagnetica e creazione di coppie particella-antiparticella, Il range di interazione delle forze, Il potenziale di Yukawa.
• Leptoni e interazione debole: Multipletti e numeri leptonici, Interazione debole tra leptoni, massa dei neutrini e “neutrino mixing”
• Quark e adroni: Proprieta’ generali di quark e adroni, Pioni e nucleoni, Numeri quantici “strange”, “charm” e “bottom”.
• Proprieta’ generali dei nucleoni: Nucleoni e forze nucleari, Simmetrie di inversione spaziale e parita’, Invarianza di isospin, Momento magnetico dei nucleoni, QCD.
• Il sistema di due nucleoni: Multipoli elettrostatici, Momento magnetico e accoppiamento di spin-orbita, Generalita’ del deutone, Modello a buca quadrata del deutone, la funzione d’onda del deutone, diffusione nucleone-nucleone, Teoria dell’ “effective range”.
• L’interazione nucleare: Potenziali fenomenologici, Potenziali locali e non-locali, Potenziali basati sullo scambio mesonico, Cenni all’EFT.
• Proprieta’ generali dei nuclei: Raggio nucleare, Energia di legame, Momento angolare totale, Momento di dipolo magnetico e di quadrupolo elettrico, Stati eccitati dei nuclei, Stabilita’ nucleare.
• Modelli nucleari: Modello a goccia, Modello del gas di Fermi, Modello a shell e l’interazione residua, Modello rotazionale, Teorie di campo medio.
• La radioattivita’: Catene di decadimento, Serie naturali radioattive, Datazione radioattiva, Proprieta’ degli stati instabili, Probabilita’ di transizione e regola aurea.
• Decadimenti alfa e beta dei nuclei: Teoria del decadimento alfa, Momento angolare e parita’ nel decadimento alfa, Teoria di Fermi del decadimento beta, La costante del decadimento beta, Transizioni di Gamow-Teller, Regole di selezione per il decadimento beta, Il doppio decadimento beta, La cattura elettronica.

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