LABORATORIO DI FISICA DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI E ASTROFISICA

LABORATORIO DI FISICA DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI E ASTROFISICA

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iten
Codice
61868
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA (LM-17) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
FIS/01
SEDE
GENOVA (FISICA)
periodo
1° Semestre
propedeuticita
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il laboratorio illustra le tecniche utilizzate nella fisica nucleare e subnucleare e permette agli studenti di progettare, eseguire ed elaborare i dati di un esperimento reale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Lo studente dovrebbe acquisire le conoscenze di base per quanto riguarda le principali tecniche di misura utilizzate nella fisica delle interazioni fondamentali e astrofisica.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente acquisirà un'approfondita conoscenza dei fenomeni legati al passaggio delle radiazioni nella materia e alla loro applicazione nella progettazione e caratterizzazione di rivelatori di particelle.

Imparerà, inoltre, nozioni relative ai processi di decadimento e scattering.

Infine, acquisirà le competenze di acquisizione ed elaborazione dati necessarie a svolgere alcune esperienze di laboratorio, di cui dovrà saper discutere i risultati sperimentali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Passaggio delle radiazioni nella materia 

Costanti fondamentali. Processi nucleari dovuti a sorgenti radioattive. Unità e definizioni caratteristiche. Decadimento alfa. Decadimento beta. Emissione gamma. Sorgenti di neutroni. Legge del decadimento radioattivo. Sezione d'urto. Libero cammino medio. Cenni di radioprotezione. 

Interazioni di particelle cariche pesanti con la materia. Formula di Bethe-Bloch. Definizione di range. Effetto Cherenkov. Interazioni degli elettroni con la materia.Perdita di energia per collisione. Perdita di energia per radiazione (Bremsstrahlung). Multiplo scattering. Lunghezza di radiazione. Interazione dei fotoni con la materia. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Produzione di coppie. Sciami elettromagnetici.

Caratteristiche generali dei rivelatori di particelle

Sensibilità. Funzione di risposta. Risoluzione in energia. Efficienza. Tempo morto. Parametri caratteristici. Rivelatori ad ionizzazione. Fenomeni di ionizzazione e di trasporto nei gas. Camere proporzionali multifili (MWPC). Camere a drift. Camere a proiezione temporale (TPC). Rivelatori a scintillazione. Scintillatori organici. Cristalli inorganici. Efficienze di rivelazione intrinseche per le differenti radiazioni. Rivelatori a fotomoltiplicazione. Metodi e parametri costruttivi. Fotocatodi. Dinodi. Risposta in tempo e risoluzione. Rumore.

Acquisizione ed elaborazione dell'informazione  

Segnali utilizzati nell'elettronica nucleare. Trigger. Trasmissione del segnale. Lo standard NIM. Pre-amplificatori. Convertitori analogico-digitali. Analizzatori a multicanale. Tecniche di coincidenza. Trattamento dei dati sperimentali. Richiami di statistica e teoria degli errori. Simulazione dei dati sperimentali e metodo di Monte Carlo. Metodi di fit e di minimizzazione. Presentazione dei risultati sperimentali.

Esperienze di laboratorio

Montaggio di un telescopio a scintillatore

Esperimento di scattering: diffusione Compton e misura della massa dell'elettrone

Esperimento sulla rivelazione delle particelle: vita media e fattore di Landè per il muone

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni si terranno nel primo semestre.

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Vedi anche:

LABORATORIO DI FISICA DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI E ASTROFISICA

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale in cui vengono verificate conoscenza e grado di comprensione degli argomenti teorici svolti durante il corso, anche discutendo i risultati sperimentali relativi alle esperienze effettuate durante l’anno.

Modalità di accertamento

L’esame, tenuto dai docenti titolari, eventualmente coadiuvati da esperti della materia, consiste in un numero prefissato di domande e nella discussione dei risultati sperimentali relativi alle esperienze effettuate durante l’anno.

Le domande sono poste in modo da riuscire a verificare il grado di preparazione dello studente, la sua conoscenza delle tematiche affrontate e la sua capacità di espressione utilizzando linguaggio scientifico.