Illustrare i concetti di base della fisica dei nuclei. Proprietà dei nuclei, decadimenti nucleari, reazioni nucleari. Introduzione alle interazioni fondamentali tra particelle elementari.
scheda docente
materiale didattico
Il protone, raggi catodici, l’elettrone, massa e carica elettrica. Spettro del corpo nero, costante di Planck, effetto fotoelettrico, raggi X, effetto Compton, il fotone. Modello atomico di Bohr, spettri atomici, momento magnetico, spin dell’elettrone.
Relatività ristretta, trasformazioni di Lorentz, quadrivettori e invarianti relativistici. Energia-impulso, cinematica relativistica.
Sezione d'urto, coefficiente di assorbimento. Diffusione coulombiana, sezione d'urto di Rutherford. Diffusione di radiazione elettromagnetica da una carica, sezione d'urto di Thomson.
Richiami di teoria delle perturbazioni, probabilità di transizione, spazio delle fasi. Legge di decadimento, interazione elettromagnetica, emissione e assorbimento, radiazione di dipolo elettrico e magnetico, regole di selezione. Diffusione di Rutherford, fattore di forma elettrico,
diffusione di carica da momento magnetico, fattori di forma elettrico e magnetico del protone e del neutrone. Diffusione da potenziale centrale, sviluppo in onde parziali, sezione d'urto di diffusione e assorbimento.
Seconda parte:
Proprietà dei nuclei, numero e peso atomico, curva di stabilità, misure di carica, massa e raggio dei nuclei. Statistica, spin e parità dei nuclei, il neutrone. Energia elettromagnetica dei nuclei, sviluppo in multipoli, momento di dipolo magnetico e di quadrupolo elettrico, metodi di misura.
Modello a gas di Fermi, energia cinetica dei nucleoni. Modello a goccia, formula di Bethe-Weizsaeker, nuclei isobari speculari. Numeri magici, modello a strati, interazione spin-orbita.
Stati di energia dei nuclei, stati di spin-parità. Il sistema protone-neutrone, isospin, il deutone.
Decadimenti dei nuclei, attività. Fenomenologia del decadimento gamma, radiazione di multipolo, coefficienti di Weisskopf, fluorescenza
nucleare. Fenomenologia del decadimento alpha, cinematica, curva di stabilità, barriera di potenziale, fattore di Gamow, vita media.
Fenomenologia del decadimento beta, ipotesi del neutrino, teoria di Fermi, diagramma di Kurie,
vita media, elemento di matrice, transizioni Fermi e Gamow-Teller, costante di Fermi, interazioni
deboli. Scoperta del neutrino.
Terza parte:
Reazioni nucleari. Fissione, bilancio energetico della fissione dell'uranio, fissione indotta da neutroni, reattore nucleare. Fusione, i cicli del sole, bi
lancio energetico, nucleosintesi, fusione in laboratorio.
Forze nucleari, modello di Yukawa. Raggi cosmici, componente primaria e secondaria, il positrone, il positronio. Scoperta e proprietà delle particelle, mesoni e barioni, antiparticelle.
Classificazione delle interazioni: nucleari, elettromagnetiche, deboli. Modello a quark, scoperta dei quark
• Gli appunti del corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare del Prof. Ceradini saranno resi disponibili sul sito del corso
Il materiale didattico è disponibile in doppia copia sulle piattaforme moodle https://matematicafisica.el.uniroma3.it/course/view.php?id=51 e in sharepoint https://uniroma3.sharepoint.com/sites/ElementidiFisicaNucleareeSubnucleareAA201920. Gli studenti sono pregati di registrarsi su moodle e su teams (https://teams.microsoft.com/l/team/19%3a57c8fc1e646a489894614511aea22a8c%40thread.tacv2/conversations?groupId=b5330848-367f-43b5-ae3c-b75bc4257d05&tenantId=ffb4df68-f464-458c-a546-00fb3af66f6a)
Programma
Prima parte:Il protone, raggi catodici, l’elettrone, massa e carica elettrica. Spettro del corpo nero, costante di Planck, effetto fotoelettrico, raggi X, effetto Compton, il fotone. Modello atomico di Bohr, spettri atomici, momento magnetico, spin dell’elettrone.
Relatività ristretta, trasformazioni di Lorentz, quadrivettori e invarianti relativistici. Energia-impulso, cinematica relativistica.
Sezione d'urto, coefficiente di assorbimento. Diffusione coulombiana, sezione d'urto di Rutherford. Diffusione di radiazione elettromagnetica da una carica, sezione d'urto di Thomson.
Richiami di teoria delle perturbazioni, probabilità di transizione, spazio delle fasi. Legge di decadimento, interazione elettromagnetica, emissione e assorbimento, radiazione di dipolo elettrico e magnetico, regole di selezione. Diffusione di Rutherford, fattore di forma elettrico,
diffusione di carica da momento magnetico, fattori di forma elettrico e magnetico del protone e del neutrone. Diffusione da potenziale centrale, sviluppo in onde parziali, sezione d'urto di diffusione e assorbimento.
Seconda parte:
Proprietà dei nuclei, numero e peso atomico, curva di stabilità, misure di carica, massa e raggio dei nuclei. Statistica, spin e parità dei nuclei, il neutrone. Energia elettromagnetica dei nuclei, sviluppo in multipoli, momento di dipolo magnetico e di quadrupolo elettrico, metodi di misura.
Modello a gas di Fermi, energia cinetica dei nucleoni. Modello a goccia, formula di Bethe-Weizsaeker, nuclei isobari speculari. Numeri magici, modello a strati, interazione spin-orbita.
Stati di energia dei nuclei, stati di spin-parità. Il sistema protone-neutrone, isospin, il deutone.
Decadimenti dei nuclei, attività. Fenomenologia del decadimento gamma, radiazione di multipolo, coefficienti di Weisskopf, fluorescenza
nucleare. Fenomenologia del decadimento alpha, cinematica, curva di stabilità, barriera di potenziale, fattore di Gamow, vita media.
Fenomenologia del decadimento beta, ipotesi del neutrino, teoria di Fermi, diagramma di Kurie,
vita media, elemento di matrice, transizioni Fermi e Gamow-Teller, costante di Fermi, interazioni
deboli. Scoperta del neutrino.
Terza parte:
Reazioni nucleari. Fissione, bilancio energetico della fissione dell'uranio, fissione indotta da neutroni, reattore nucleare. Fusione, i cicli del sole, bi
lancio energetico, nucleosintesi, fusione in laboratorio.
Forze nucleari, modello di Yukawa. Raggi cosmici, componente primaria e secondaria, il positrone, il positronio. Scoperta e proprietà delle particelle, mesoni e barioni, antiparticelle.
Classificazione delle interazioni: nucleari, elettromagnetiche, deboli. Modello a quark, scoperta dei quark
Testi Adottati
• W. E. Burcham and M. Jobes, Nuclear and Particle Physics, Pearson Education, 1994.• Gli appunti del corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare del Prof. Ceradini saranno resi disponibili sul sito del corso
Il materiale didattico è disponibile in doppia copia sulle piattaforme moodle https://matematicafisica.el.uniroma3.it/course/view.php?id=51 e in sharepoint https://uniroma3.sharepoint.com/sites/ElementidiFisicaNucleareeSubnucleareAA201920. Gli studenti sono pregati di registrarsi su moodle e su teams (https://teams.microsoft.com/l/team/19%3a57c8fc1e646a489894614511aea22a8c%40thread.tacv2/conversations?groupId=b5330848-367f-43b5-ae3c-b75bc4257d05&tenantId=ffb4df68-f464-458c-a546-00fb3af66f6a)
Bibliografia Di Riferimento
• B.Povh, K.Rith, G.Sholtz, F.Zetsche: Particelle e nuclei, Bollati Boringhieri, 1998. • A.Das and T.Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics, 2nd Edition, World Scientific, 2003.Modalità Erogazione
Lezioni frontali alla lavagna, con uso occasionale di slide solo per illustrare distribuzioni sperimentali o apparati particolarmente complessi, intercalate da almeno una seduta di esercitazioni in aula ogni settimana per consolidare l'apprendimento delle nozioni teoriche e preparare le verifiche in itinere e la prova scritta di esame. Nel periodo di sospensione della didattica frontale per emergenza sanitaria le lezioni si svolgeranno in via telematica, secondo le indicazioni fornite via mail e nelle pagine dal corso di laurea, tramite Adobe Connect o Teams. Per il materiale didattico consultare la sezione "testi e bibliografia".Modalità Frequenza
La frequenza non è obbligatoria ma fortemente consigliata specialmente per quanto riguarda le esercitazioniModalità Valutazione
L'esame si articola in una prova scritta della durata di tre ore nelle quale si richiede la soluzione di tre esercizi e in una prova orale finalizzati a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. Sono previste verifiche in itinere (esoneri) che agevolano l'autovalutazione da parte degli studenti e che se superate consentono l'esonero dall'esame sulla corrispondente parte di programma. Esempi di compiti degli anni precedenti saranno resi disponibili sulla pagina del corso.
scheda docente
materiale didattico
Planck, effetto fotoelettrico, raggi X, effetto Compton, il fotone. Modello atomico di Bohr, spettri
atomici, momento magnetico, spin dell’elettrone.
Relatività ristretta, trasformazioni di Lorentz, quadrivettori e invarianti relativistici. Energiaimpulso, cinematica relativistica.
Sezione d'urto, coefficiente di assorbimento. Diffusione coulombiana, sezione d'urto di
Rutherford. Diffusione di radiazione elettromagnetica da una carica, sezione d'urto di Thomson.
Richiami di teoria delle perturbazioni, probabilità di transizione, spazio delle fasi. Legge di
decadimento, interazione elettromagnetica, emissione e assorbimento, radiazione di dipolo
elettrico e magnetico, regole di selezione. Diffusione di Rutherford, fattore di forma elettrico,
diffusione di carica da momento magnetico, fattori di forma elettrico e magnetico del protone e
del neutrone. Diffusione da potenziale centrale, sviluppo in onde parziali, sezione d'urto di
diffusione e assorbimento.
Proprietà dei nuclei, numero e peso atomico, curva di stabilità, misure di carica, massa e raggio
dei nuclei. Statistica, spin e parità dei nuclei, il neutrone. Energia elettromagnetica dei nuclei,
sviluppo in multipoli, momento di dipolo magnetico e di quadrupolo elettrico, metodi di misura.
Modello a gas di Fermi, energia cinetica dei nucleoni. Modello a goccia, formula di BetheWeizsaeker, nuclei isobari speculari. Numeri magici, modello a strati, interazione spin-orbita.
Stati di energia dei nuclei, stati di spin-parità. Il sistema protone-neutrone, isospin, il deutone.
Decadimenti dei nuclei, attività. Fenomenologia del decadimento gamma, radiazione di
multipolo, coefficienti di Weisskopf, fluorescenza nucleare. Fenomenologia del decadimento
alpha, cinematica, curva di stabilità, barriera di potenziale, fattore di Gamow, vita media.
Fenomenologia del decadimento beta, ipotesi del neutrino, teoria di Fermi, diagramma di Kurie,
vita media, elemento di matrice, transizioni Fermi e Gamow-Teller, costante di Fermi, interazioni
deboli. Scoperta del neutrino.
Reazioni nucleari. Fissione, bilancio energetico della fissione dell'uranio, fissione indotta da
neutroni, reattore nucleare. Fusione, i cicli del sole, bilancio energetico, nucleosintesi, fusione in
laboratorio.
Forze nucleari, modello di Yukawa. Raggi cosmici, componente primaria e secondaria, il
positrone, il positronio. Scoperta e proprietà delle particelle, mesoni e barioni, antiparticelle.
Classificazione delle interazioni: nucleari, elettromagnetiche, deboli. Modello a quark, scoperta
dei quark.
• A.Das and T.Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics, 2nd Edition, World
Scientific, 2003.
• B.Povh, K.Rith, G.Sholtz, F.Zetsche: Particelle e nuclei, Bollati Boringhieri, 1998.
• Appunti del corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare,
http://webusers.fis.uniroma3.it/~ceradini/efns.html
Programma
Il protone, raggi catodici, l’elettrone, massa e carica elettrica. Spettro del corpo nero, costante diPlanck, effetto fotoelettrico, raggi X, effetto Compton, il fotone. Modello atomico di Bohr, spettri
atomici, momento magnetico, spin dell’elettrone.
Relatività ristretta, trasformazioni di Lorentz, quadrivettori e invarianti relativistici. Energiaimpulso, cinematica relativistica.
Sezione d'urto, coefficiente di assorbimento. Diffusione coulombiana, sezione d'urto di
Rutherford. Diffusione di radiazione elettromagnetica da una carica, sezione d'urto di Thomson.
Richiami di teoria delle perturbazioni, probabilità di transizione, spazio delle fasi. Legge di
decadimento, interazione elettromagnetica, emissione e assorbimento, radiazione di dipolo
elettrico e magnetico, regole di selezione. Diffusione di Rutherford, fattore di forma elettrico,
diffusione di carica da momento magnetico, fattori di forma elettrico e magnetico del protone e
del neutrone. Diffusione da potenziale centrale, sviluppo in onde parziali, sezione d'urto di
diffusione e assorbimento.
Proprietà dei nuclei, numero e peso atomico, curva di stabilità, misure di carica, massa e raggio
dei nuclei. Statistica, spin e parità dei nuclei, il neutrone. Energia elettromagnetica dei nuclei,
sviluppo in multipoli, momento di dipolo magnetico e di quadrupolo elettrico, metodi di misura.
Modello a gas di Fermi, energia cinetica dei nucleoni. Modello a goccia, formula di BetheWeizsaeker, nuclei isobari speculari. Numeri magici, modello a strati, interazione spin-orbita.
Stati di energia dei nuclei, stati di spin-parità. Il sistema protone-neutrone, isospin, il deutone.
Decadimenti dei nuclei, attività. Fenomenologia del decadimento gamma, radiazione di
multipolo, coefficienti di Weisskopf, fluorescenza nucleare. Fenomenologia del decadimento
alpha, cinematica, curva di stabilità, barriera di potenziale, fattore di Gamow, vita media.
Fenomenologia del decadimento beta, ipotesi del neutrino, teoria di Fermi, diagramma di Kurie,
vita media, elemento di matrice, transizioni Fermi e Gamow-Teller, costante di Fermi, interazioni
deboli. Scoperta del neutrino.
Reazioni nucleari. Fissione, bilancio energetico della fissione dell'uranio, fissione indotta da
neutroni, reattore nucleare. Fusione, i cicli del sole, bilancio energetico, nucleosintesi, fusione in
laboratorio.
Forze nucleari, modello di Yukawa. Raggi cosmici, componente primaria e secondaria, il
positrone, il positronio. Scoperta e proprietà delle particelle, mesoni e barioni, antiparticelle.
Classificazione delle interazioni: nucleari, elettromagnetiche, deboli. Modello a quark, scoperta
dei quark.
Testi Adottati
• W. E. Burcham and M. Jobes, Nuclear and Particle Physics, Pearson Education.• A.Das and T.Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics, 2nd Edition, World
Scientific, 2003.
• B.Povh, K.Rith, G.Sholtz, F.Zetsche: Particelle e nuclei, Bollati Boringhieri, 1998.
• Appunti del corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare,
http://webusers.fis.uniroma3.it/~ceradini/efns.html
Modalità Erogazione
Lezioni frontali alla lavagna, con uso occasionale di slide solo per illustrare distribuzioni sperimentali o apparati particolarmente complessi, intercalate da almeno una seduta di esercitazioni in aula ogni settimana per consolidare l'apprendimento delle nozioni teoriche e preparare le verifiche in itinere e la prova scritta di esame.Modalità Valutazione
L'esame si articola in una prova scritta della durata di tre ore nelle quale si richiede la soluzione di tre esercizi e in una prova orale finalizzati a verificare il livello di comprensione effettiva dei concetti e la capacità degli studenti di applicarli in contesti reali. Sono previste verifiche in itinere (esoneri) che agevolano l'autovalutazione da parte degli studenti e che se superate consentono l'esonero dall'esame sulla corrispondente parte di programma. Esempi di compiti degli anni precedenti saranno resi disponibili sulla pagina del corso.