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Andrea BIZZETI

Professore Associato
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica

Insegnamento: Fisica nucleare e rivelatori

Fisica (D.M. 270/04) (Offerta formativa 2023)

Obiettivi formativi

Conoscenza e capacità di comprensione:
Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze di base sulle proprietà del nucleo atomico, l'interazione tra nucleoni, i vari tipi di decadimento radioattivo e sulle principali caratteristiche delle reazioni nucleari.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare queste conoscenze a semplici problemi di fisica nucleare.

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 i nuclei atomici.

Abilità comunicativa:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di relazionare oralmente sugli argomenti presentati nel corsi con un linguaggio tecnico appropriato ed un formalismo matematico corretto.

Capacità di apprendimento:
Lo studio, eseguito anche su testi in lingua inglese, permetterà lo sviluppo di abilità di apprendimento autonomo e di approfondimento di argomenti collaterali a quelli presentati nel corso.

Per un ulteriore approfondimento degli obiettivi formativi si rimanda alla lettura dei Risultati di apprendimento attesi.

Prerequisiti

Buona conoscenza della meccanica e dell'elettromagnetismo classici. Conoscenze di base di meccanica quantistica e relatività speciale.

Programma del corso

L'insegnamento si svolge nel I semestre del III 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 del corso:
1) Proprieta' del nucleo atomico: raggio nucleare, massa ed energia di legame, momento angolare e parita', momenti elettromagnetici. (2 CFU)
2) Interazione nucleone-nucleone: deutone, diffusione nucleone-nucleone. Modelli nucleari: a goccia, a gas di Fermi, a shell; eccitazioni collettive. Interazione particelle-materia, rivelatori.(2 CFU)
3) Il decadimento radioattivo. Decadimenti alfa, beta e gamma; fissione spontanea ed indotta. Reazioni nucleari: dirette, a nucleo composto, risonanze. Fusione nucleare. (2 CFU)

Una versione estesa del programma è disponibile sul portale moodle.unimore.it

Metodi didattici

Lezioni in aula, alcune esperienze dimostrative in laboratorio sulla rivelazione di radiazioni nucleari.
Le lezioni si terranno in lingua italiana, di norma in presenza.

Modalità per studenti lavoratori:
gli studenti lavoratori che non possano frequentare le lezioni devono comunicarlo al docente e possono studiare gli argomenti su libri di testo appropriati.

Orario di ricevimento studenti:
lunedì 14-16 e venerdì 11-13, Edificio Fisica, ufficio al 1 piano o su piattaforma web, oppure su appuntamento via e-mail.

Testi di riferimento

Testo di riferimento:
K.S. Krane, Introductory nuclear physics, Wiley 1987
Il docente fornisce le dispense (slides) delle lezioni sul portale moodle.unimore.it
Testo per eventuali approfondimenti sui rivelatori:
G.F. Knoll, Radiation detection and measurements, 4th edition, Wiley 2010

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 sono di norma svolte in presenza.
Prove di esame a distanza sono consentite soltanto nei casi specifici previsti dalle disposizioni di Ateneo.

Criteri di graduazione del voto finale:
- conoscenza basilare degli argomenti e capacità parziale di applicare la conoscenza: 18/30;
- conoscenza piena degli argomenti e capacità ottima di applicare la conoscenza 30/30 e lode;
- graduazione dei voti intermedi in base al raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, dimostrato durante la prova di esame.

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:
Tramite le lezioni lo studente acquisirà la conoscenza:
- della composizione e delle principali caratteristiche del nucleo atomico;
- dell'interazione tra nucleoni e dei principali modelli nucleari;
- dei decadimenti e delle reazioni che coinvolgono il nucleo atomico;
- dei principali meccanismi di interazione particelle-materia;
- delle principali tipologie di rivelatori di particelle utilizzati negli esperimenti di fisica nucleare.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di descrivere e analizzare le principali proprietà del nucleo atomico ed i principali fenomeni della fisica nucleare (decadimenti, reazioni). In particolare sarà in grado di:
- descrivere le proprietà di un nucleo atomico;
- analizzare le caratteristiche di un nucleo utilizzando il modello nucleare appropriato;
- scrivere il bilancio energetico di una reazione o di un decadimento nucleare;
- verificare se un decadimento o una reazione nucleare è consentita dalle leggi di conservazione e determinare quali interazioni sono coinvolte;
- individuare le metodologie appropriate per rivelare i vari tipi di radiazioni nucleari.

Autonomia di giudizio:
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito la capacità di individuare autonomamente il modello nucleare appropriato per descrivere una determinata proprietà del nucleo, di individuare autonomamente gli eventuali decadimenti possibili per un determinato nuclide, di proporre autonomamente le tipologie di rivelatori appropriate per rivelare una determinata radiazione nucleare.

Abilità comunicative:
Il colloquio finale permette di esprimere i concetti appresi utilizzando un linguaggio fisico appropriato e sostenere una discussione sugli argomenti trattati.

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 proposti nel corso.