Fisica nucleare: Massa e dimensioni del nucleo. Proprietà statiche dei nuclei.
L'energia di legame nel nucleo. Modello a goccia liquida del nucleo. Modello a gas di Fermi. Il deutone. Decadimento radioattivo. Decadimento alfa.
Fisica subnucleare:
I leptoni e l’interazione debole
I quarks e gli adroni
Parità e coniugazione di carica
Il modello a quark degli adroni
Le interazioni deboli di quarks e leptoni
La Fisica a LEP
B.R. Martin e G. Shaw, Particle Physics, Fourth Edition, Wiley
S. Braibant, G. Giacomelli e M. Spurio, Particelle e interazioni fondamentali, 2^ edizione, Springer
Obiettivi Formativi
Conoscenze: concetti base di Fisica sub-atomica e della relativa fenomenologia
Competenze acquisite: semplici modelli fisici applicabili alla fisica sub-atomica e comprensione della fenomenologia fondamentale
Capacità acquisite al termine del corso: utilizzo delle tecniche base di Meccanica Quantistica per la descrizione quantitativa di alcuni semplici casi di studio di fisica sub-atomica
Prerequisiti
Corsi vincolanti: Analisi matematica II, Meccanica analitica, Fisica II
Corsi raccomandati: tutti i corsi che precedono questo nell'ordinamento
Metodi Didattici
CFU: 6
Numero di ore totali del corso (includono lo studio personale):
140.
Altre Informazioni
Orario di ricevimento: dopo la lezione e per appuntamento per e-mail.
Sito web: sulla piattaforma Moodle di Unifi
https://e-l.unifi.it/
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze relative agli argomenti del corso, con particolare attenzione alla capacità di ragionamento critico e all'impiego di un lessico appropriato.
Programma del corso
Fisica nucleare: carta dei nuclidi e valle di stabilità. Decadimenti nucleari: Q-valore ed energia di legame. Massa e raggio del nucleo. Proprietà statiche del nucleo: momento angolare, momenti elettromagnetici, energie di eccitazione.
Sistematica delle energie di legame. Modello a goccia liquida del nucleo. Modello a gas di Fermi. Il deutone: caratteristiche e semplice modello, funzione d'onda dello stato fondamentale e proprietà elettromagnetiche.
Legge del decadimento radioattivo ed esempi. Il decadimento alfa.
Fisica subnucleare:
Concetti fondamentali
Unità naturali.
Fermioni e bosoni elementari e descrizione fenomenologica delle loro interazioni.
La scoperta del positrone.
Introduzione ai diagrammi di Feynman, processi virtuali e processi reali.
Range delle interazioni.
La costante di Fermi e la costante di accoppiamento per le interazioni deboli.
Concetto di sezione d'urto in esperimenti a targhetta fissa e ai collisionatori.
I leptoni e l’interazione debole
Le interazioni deboli dei leptoni.
Conservazione del numero leptonico.
Decadimenti del muone e del tau.
Rivelazione diretta degli antineutrini elettronici con l'esperimento di Reines e Cowan.
Universalità delle interazioni deboli.
I quarks e gli adroni
La composizione in quark degli adroni: i mesoni e i barioni.
Numeri quantici conservati dalle interazioni forti.
Particelle strane, produzione associata e loro decadimenti forti e deboli.
Scoperta di nuove particelle con il metodo della massa invariante e con la ricerca di risonanze nella sezione d’urto.
Parità e coniugazione di carica
Classificazione spettroscopica degli adroni.
Parità intrinseca di una particella.
Parità di una coppia di particelle in uno stato di momento angolare definito.
Parità di particella e antiparticella e annichilazione del positronio.
Parità dei mesoni e dei barioni nel modello a quark.
Parità dei pioni carichi.
Coniugazione di carica e C-parità.
Conservazione della C partità in interazioni elettromagnetiche e forti.
Violazione di C e P nelle interazioni deboli di neutrini.
Decadimenti del K0L in stati a due e tre pioni.
Non conservazione della simmetria CP da parte delle interazioni deboli.
Il modello a quark degli adroni
Introduzione al modello a quark degli adroni.
Isospin forte e ipercarica.
Classificazione dei possibili stati barionici.
Predizione degli adroni leggeri con il modello a quark: i nonetti mesonici, l'ottetto e il decupletto barionico.
Prima evidenza del colore.
Le interazioni deboli di quarks e leptoni
Simmetria quarks-leptoni nelle interazioni deboli.
Mixing dei quarks e angolo di Cabibbo.
Matrice CKM.
Misure degli elementi della matrice CKM con i decadimenti degli adroni e con i decadimenti del bosone W.
Il quark top.
La scoperta delle correnti deboli neutre e loro interpretazione teorica.
Meccanismo GIM.
Il bosone Z0 e le sue proprietà.
La Fisica a LEP
Collisioni elettrone-positrone.
Eventi a due jet e proprietà dei quarks.
Eventi a tre jet e proprietà dei gluoni.
Il rapporto R e il numero di colori.
Sezione d’urto di Breit Wigner.
Fisica della Z0 a LEP e misure elettrodeboli di precisione.
Larghezza invisibile e numero di famiglie di neutrini.