B013359 - METODI SPERIMENTALI DI FISICA SUBNUCLEARE

H. Wiedemann, Particle Accelerator Physics, Springer Verlag, 2007.

M.Conte, W.W. MacKay, An Introduction to the Physics of Particle Accelerators,
World Scientific Publishing Company, 2008

C. Grupen,Particle Detectors, Cambridge University Press, 1996

R. Fernow, Introduction to Experimental Particle Physics,
Cambridge University Press, 1992

W.R. Leo, Tecniques for Nuclear and Particle Physics Experiments,
Springer Verlag, 1994

D. Green, The Physics of Particle Detectors.
Cambridge University Press, 2000.

Materiale didattico (articoli, trasparenze) che sarà distribuito agli studenti gradualmente in formato elettronico.

Conoscenze:

Principi di accelerazione delle particelle cariche, della interazione radiazione-materia, della rivelazione di radiazione e particelle, e della acquisizione dati.

Competenze acquisite:

Moto delle particelle cariche in strutture acceleranti.

Descrizione quantitativa della interazione fra radiazione o particelle e materia.

Funzionamento ed equazioni caratteristiche dei rivelatori di particelle.

Capacità acquisite al termine del corso:

Visione d'insieme e conoscenza dettagliata dei collider di particelle,
dei rivelatori di particelle e dei grandi apparati.

Filosofia di progetto degli esperimenti di alte energie in relazione ai
processi e alle grandezze da rivelare e misurare.

Corsi vincolanti:
Corsi raccomandati:

Analisi dati in fisica subnucleare (+Introduzione)

Fisica degli acceleratori (+Introduzione)

Fisica Nucleare e Subnucleare 1 e 2

Laboratorio subnucleare I (+Introduzione)

Fisica subnucleare (+Introduzione)

Numero di ore totali del corso:


150
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale:


Numero di ore relative alle attività in aula: 50

Orario di ricevimento
Su appuntamento.

L’esame finale consiste in un colloquio orale.
Dovrà essere effettuata la presentazione di un apparato sperimentale di fisica subnucleare.
Seguiranno domande sulla presentazione e sul programma svolto.

INTRODUZIONE.
ACCELERATORI.
Principi di accelerazione di particelle cariche. Acceleratori lineari e circolari. Ciclotroni. Sincrotroni. Anelli di accumulazione.Luminosità. Polarizzazione. Fasci secondari e in particolare di neutrini. Applicazioni di acceleratori industriali, mediche e alla produzione di energia.

INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA.
Principi di interazione di particelle/radiazione e materia. Interazione di particelle cariche. Formula di Bethe-Heitler. Distribuzione di Landau. Scintillazione. Radiazione Cerenkov e di transizione. Irraggiamento. Interazioni di fotoni (effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie). Interazioni nucleari e di neutroni. Interazioni di neutrini. Sciami elettromagnetici e adronici.

STRUMENTI DI RIVELAZIONE DI PARTICELLE E RADIAZIONE.
Tracciamento di particelle cariche in rivelatori a gas. Misura di impulso. Modalita' di operazione dei rivelatori a gas. MWPC. Camere a drift. Time Projection Chamber. Rivelatori a stato solido. Giunzioni. CCD. Pixel. Strip. Silicon drift chamber. Danneggiamento da radiazione. Scintillatori. Fotomoltiplicatori. Fotodiodi. Calorimetri elettromagnetici e adronici. Compensazione. Identificazione di particelle (dE/dx, Time-of-flight, Cerenkov, radiazione di transizione). Cerenkov a soglia. RICH. Sistemi di acquisizione ed elaborazione dati. Trigger.

GRANDI APPARATI.
Esempi di sistemi di rivelatori della fisica ad alte energie.
Gli esperimenti a LHC.