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Andrea BIZZETI

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

Insegnamento: Elementary Particles

Physics - 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 caratteristiche delle particelle elementari e le loro interazioni.

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

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.


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 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 I 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 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 inglese, 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:
B.R. Martin and G.P. Shaw, Particle physics (Fourth edition), Wiley 2016

Il docente fornisce le dispense (slides) delle lezioni sul portale moodle.unimore.it

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:
- 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.