Programma e testi
Programma
Urti e decadimenti, cinematica relativistica:
Unita` di misura naturali.
Energia e impulso delle particelle relativistiche.
Trasformazioni di Lorentz.
Decadimenti: vita media e larghezza di decadimento. Branching ratio.
Massa invariante e invarianti relativistici.
Larghezza di decadimento e distribuzione di Breit-Wigner.
Urti elastici ed anelastici.
Sezione d’urto totale e differenziale.
Esperimento di Rutherford e calcolo della sezione d’urto.
Classificazione delle particelle. barioni e mesoni. leptoni e quark.
Numero barionico e leptonico.
Fisica nucleare:
Nuclidi e proprietà dei nuclei.
Carta di Segre` e valle di stabilità.
Decadimento alfa, beta, gamma. Q value.
Energia di legame nucleare: calcolo con il modello a goccia.
Formula di Bethe-Weizsacker.
Decadimento alfa: cinematica e soglia di instabilità. Modello di Gamow.
Reazioni nucleari endotermiche ed esotermiche.
Fissione indotta e spontanea. Cenni ai principi di funzionamento di reattori nucleari.
Fusione. Cenni ai cicli primari nel sole.
Interazione debole:
Decadimento beta.
Teoria di Fermi per l’interazione debole.
La regola d'oro di Fermi. Calcolo larghezza di decadimento beta.
Diffusione del neutrino sul protone. Calcolo della sezione d'urto con la regola d'oro di Fermi. La scoperta del neutrino.
Interazione nella materia e rivelatori:
Perdita di energia per ionizzazione: formula di Bethe-Bloch. Picco di Bragg.
Tempo di volo. Diffusione multipla nel mezzo. Perdita di energia per elettroni e positroni.
Effetto Cerenkov. Identificazione delle particelle.
Formula di Larmor e la potenza di irraggiamento. Bremsstrahlung.
Misura dell'impulso.
Interazione di elettroni e fotoni con la materia Energia critica. Lunghezza di radiazione.
Sciami elettromagnetici.
Cenni a sciami adronici. Lunghezza d’interazione nucleare.
Tracciatori per le particelle cariche.
Calorimetri. Risoluzione di energia e impulso.
Cenni a acceleratori di particelle. Differenze tra acceleratori lineari e circolari.
Mediatori di interazioni fondamentali:
Regola d'oro di Fermi e l'elemento di Matrice al secondo ordine.
Interazioni mediate da particelle. Il propagatore del fotone.
Cenni ai diagrammi di Feynman.
Teoria di Yukawa.
Mediatori di forza EM, debole, e forte.
Costante di fermi e la stima della massa dei bosoni W e Z.
Simmetrie:
Leggi di conservazione.
Isospin: ipotesi teorica e prove sperimentali.
parità: esperimento di Wu e la violazione della parità.
Stranezza.
Multipletti di mesoni e barioni.
Cenni al modello a quark.
Testi
C.Bini Lezioni di Fisica Nucleare e SubNucleare
R. Paramatti, Dispense di cinematica relativistica link
C. Dionisi e E. Longo, Dispense di fisica nucleare e subnucleare link
F.Ceradini Appunti del corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare AA 16-17 link
M. Kado Dispense di Fisica Nucleare e Subnucleare link
A. Das and T. Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics, 2nd ed.
D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, 4th ed.
F.Terranova A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics 1st ed.
D. Griffiths, Introduction to Elementary Particles , 2nd Ed.
K.S.Krane, Introductory Nuclear Physics
C. Bertulani, Nuclear Physics in a Nutshell
Cahn and Goldhaber, The experimental foundation of Particle Physics, 2nd Ed.
Nuclear and Particle Physics B.R Martin
Particle Physics B.R. Martin and G. Shaw 4th ed.