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Andrea BIZZETI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Elementary Particles
Physics - Fisica (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Conoscenza e capacita' di comprensione:
Al termine del corso lo studente avra' acquisito le conoscenze di base sulle caratteristiche delle particelle elementari e le loro interazioni.
Capacita' di applicare conoscenze e comprensione:
Al termine del corso lo studente sara' in grado di applicare queste conoscenze a semplici problemi di fisica delle particelle elementari.
Autonomia di giudizio:
Al termine del corso lo studente sara' in grado di riconoscere in modo autonomo i diversi tipi di reazioni e decadimenti che coinvolgono le particelle elementari.
Abilita' comunicativa:
Al termine del corso lo studente sara' in grado di relazionare oralmente sugli argomenti presentati nel corsi con un linguaggio tecnico appropriato ed un formalismo matematico corretto.
Capacita' di apprendimento.
Lo studio, eseguito anche su testi in lingua inglese, permettera' lo sviluppo di abilita' di apprendimento autonomo e di approfondimento di argomenti collaterali a quelli presentati nel corso.
Prerequisiti
Buona conoscenza della meccanica e dell'elettromagnetismo classici.
Conoscenze di base di meccanica quantistica e relativita' speciale.
Programma del corso
L'insegnamento si svolge nel I semestre del II anno, per un totale di 48 ore di didattica frontale (6 CFU). La scansione dei contenuti in termine di CFU è da intendere come puramente indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell'insegnamento in base ai riscontri e alla partecipazione degli studenti.
Programma sintetico del corso
Le particelle elementari: leptoni, quark e bosoni di gauge; leptoni e loro proprietà; quark e adroni (2 CFU).
Acceleratori di particelle; interazione particelle-materia; rivelatori di particelle (1 CFU).
Simmetrie spazio-temporali; adroni, modello a quark, interazione forte (2 CFU).
Interazione debole, violazione della parità, simmetria CP (1 CFU).
Una versione estesa del programma è disponibile su moodle.
Modalita' per studenti lavoratori:
gli student i lavoratori che non possano frequentare le lezioni devono comunicarlo al docente e possono studiare gli argomenti su libri di testo appropriati.
Metodi didattici
Lezioni frontali, alcune esperienze dimostrative in laboratorio sulla rivelazione di radiazioni ionizzanti.
Testi di riferimento
B.R. Martin and G.P. Shaw, Particle physics (Fourth edition), Wiley 2016
Verifica dell'apprendimento
Esame orale di durata media 1 ora, con almeno tre domande su argomenti diversi.
Gli studenti possono iniziare l'esame presentando un argomento del corso a loro scelta.
Le prove di esame potrebbero essere svolte in presenza o a distanza, a seconda dell'evoluzione della situazione sanitaria COVID-19.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Tramite le lezioni lo studente acquisirà la conoscenza:
- dei costituenti fondamentali della materia e delle loro interazioni;
- delle caratteritstiche dei decadimenti delle particelle instabili;
- delle proprietà dei leptoni carichi e neutri;
- dei diversi tipi di adroni e della loro interpretazione nel modello a quark;
- delle caratteristiche principali degli acceleratori di particelle;
- dei principali meccanismi di interazione particelle-materia;
- delle tipologie di rivelatori di particelle utilizzati negli apparati sperimentali;
- delle simmetrie continue e discrete e delle relative leggi di conservazione nei fenomeni che coinvolgono le particelle elementari;
- degli elementi di base delle teorie di gauge che descrivono le interazioni elettromagnetica, forte e debole e il meccanismo di Higgs.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di descrivere e analizzare i principali fenomeni della fisica delle particelle (reazioni, decadimenti, cambiamento di famiglia leptonica dei neutrini). In particolare sarà in grado di:
- scrivere il bilancio energetico di una reazione o di un decadimento;
- verificare se una reazione o un decadimento è consentito dalle leggi di conservazione e determinare quali interazioni sono coinvolte;
- disegnare i diagrammi di Feynman relativi ad una reazione o decadimento;
- determinare la composizione di un adrone in base ai suoi numeri quantici;
- individuare le metodologie appropriate per rivelare i vari tipi di particelle.
Autonomia di giudizio:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di riconoscere in modo autonomo i diversi tipi di reazioni e decadimenti che coinvolgono le particelle elementari e di individuare autonomamente quali interazioni sono coinvolte.
Abilita' comunicativa:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di relazionare oralmente e sostenere una discussione sugli argomenti trattati con un linguaggio tecnico appropriato ed un formalismo matematico corretto.
Capacità di apprendimento:
L'insegnamento fornisce gli strumenti metodologici indispensabili per potere autonomamente provvedere ad un adeguato aggiornamento e approfondimento, che consenta allo studente di affrontare anche problemi nuovi e di approfondire in modo autonomo alcuni aspetti collaterali degli argomenti trattati nel corso.