DIARIO DELLE LEZIONI 2004/2005

 Febbraio | Marzo | Aprile | Maggio |

FEBBRAIO 2005

15 febbraio (1 ora): introduzione al corso. La forma più generale di potenziale di interazione tra due nucleoni compatibile con l'invarianza sotto le operazioni di traslazione, rotazione e parità.

17 febbraio (2 ore): l'operatore di "boost" K per trasformazioni di Galileo tra due sistemi di riferimento inerziali in moto relativo: sue proprietà; commutatore tra l'operatore K e l'energia potenziale; conseguenze sulla forma dell'interazione. L'invarianza sotto inversione temporale; l'operatore spin-orbita. Potenziale di Yukawa: analogia tra la teoria di Yukawa e l'elettromagnetismo.

18 febbraio (2 ore): la diffusione elastica p-n: il metodi delle onde parziali; gli sfasamenti; il teorema ottico. Determinazione degli sfasamenti da misurazioni sperimentali (analisi degli sfasamenti); discussione del calcolo teorico degli sfasamenti per un potenziale centrale. Paragone tra sfasamenti teorici e sperimentali; urti "periferici" ed il potenziale di Yukawa (vedi appunti).

24 febbraio (2 ore): la funzione d'onda dei sistemi n-p e p-p: parte spaziale e di spin; gli stati LSJ permessi dal principio di Pauli. La teoria del range effettivo; i dati sperimentali per la lunghezza di scattering ed il raggio efficace per urti n-p e p-p a bassa energia (vedi appunti).

25 febbraio (2 ore): paragone tra gli sfasamenti sperimentali n-p e p-p (vedi figure); il formalismo dell'isospin; stati di isospin di due nucleoni; la dipendenza del potenziale NN dagli operatori di isospin: espressione più generale compatibile con la conservazione della carica e dell'equivalenza tra le forze n-p e p-p. La legge esponenziale nel decadimento radioattivo di nuclei instabili; vita media; la relazione tra la vita media e l'indeterminazione dell'energia di uno stato che decade; la formula di Breit-Wigner.

MARZO 2005

3 marzo (2 ore): il decadimento alfa; energetica del decadimento alfa; legame tra l'energia della particella alfa emessa ed il Q della reazione; perchè i nuclei decadono alfa; relazione tra il Q della reazione e la vita media. Il modello a due corpi per il decadimento alfa: probabilità di attraversamento della barriera. Calcolo della probabilità di attraversamento di barriera per un modello semplificato. Regole di selezione derivanti dalla conservazione della parità e del momento angolare.

4 marzo (2 ore): il decadimento beta: tipi di decadimento; ipotesi di Pauli di decadimento a tre corpi; energetica del decadimento beta ed una prima stima della massa del neutrino; perchè i nuclei decadono beta. La regola d'oro di Fermi calcolata con la teoria delle perturbazioni dipendente dal tempo (la trattazione esposta segue le sezioni 5.5 e 5.6 del libro "Modern Quantum Mechanics" di J.J. Sakurai - Addison Wesley). La rappresentazione dell'interazione e la serie di Dyson; la probabilità di transizione al primo ordine.

10 marzo (2 ore): applicazione della regola d'oro di Fermi per un processo di diffusione elastica di un elettrone su di un nucleo (la trattazione esposta segue la sezione 7.12 del libro "Modern Quantum Mechanics" di J.J. Sakurai - Addison Wesley). Caso di un nucleo puntiforme e la sezione d'urto di Rutherford; caso di distribuzione di carica estesa ed il fattore di forma nucleare.

11 marzo (2 ore): applicazione della regola d'oro di Fermi per un decadimento beta: l'elemento di matrice nel caso di interazione di raggio zero; l'approssimazione delle transizioni permesse. Calcolo dello spazio delle fasi nell'ipotesi di neutrino di massa nulla; il "grafico di Kurie". Correzione dovuta all'interazione Coulombiana elettrone-nucleo figlio.

15 marzo (1 ora): esercitazione sulla legge del decadimento esponenziale: caso del lancio di dadi. Le transizioni superpermesse ed il valore della costante G dell'interazione debole.

17 marzo (2 ore): analisi dell'elemento di matrice del decadimento beta: le transizioni permesse e proibite; definizione di elicità per particelle di spin 1/2 e per i fotoni; l'esperimento della cattura K dell'Europio per la misura dell'elicità dei neutrini (vedi appunti cumulativi sul neutrino).

18 marzo (2 ore): L'elicità dei leptoni e degli antileptoni emessi da una transizione debole. Il problema dei neutrini solari: cenni sugli esperimenti di Homestake, Gran Sasso, SuperKamiokande e SNO; il problema dei neutrini atmosferici e degli antineutrini emessi dai reattori a fissione; l'oscillazione tra due stati di neutrini (vedi appunti cumulativi sul neutrino).

22 marzo (1 ora): misurazione della massa del neutrino dallo studio dello spettro energetico degli elettroni emessi con energia massima; il caso del decadimento del trizio; calcolo del Q in questo caso; cenni sul limite ottenuto dagli esperimenti effettuati sinora.

APRILE 2005

7 aprile (2 ore): energetica delle transizioni elettromagnetiche nei nuclei: energia dei gamma emessi od assorbiti. La larghezza di riga "naturale" e quella dovuta all'effetto Doppler; effetto "Mossbauer". Calcolo della probabilità di assorbimento di radiazione elettromagnetica usando la teoria delle perturbazioni al primo ordine: Hamiltoniana di una particella in presenza di campo elettromagnetico (vedi appunti).

8 aprile (1 ora): Calcolo della probabilità di assorbimento di radiazione elettromagnetica usando la teoria delle perturbazioni al primo ordine (continua): regole di selezione e approssimazione di dipolo elettrico (la trattazione esposta segue la sezione 5.7 del libro "Modern Quantum Mechanics" di J.J. Sakurai - Addison Wesley).

12 aprile (1 ora): la fissione nucleare: perchè i nuclei fissionano; stima dell'altezza della barriera Coulombiana da attraversare; l'energia di "separazione"; emissione di neutroni pronti e ritardati nella fissione.

19 aprile (1 ora): la fissione indotta: la sezione d'urto di fissione da neutroni termici di 235U e 238U; il funzionamento di un reattore a fissione (introduzione).

21 aprile (2 ore): il funzionamento di un reattore a fissione: il coefficente K-inf (continua). I processi di fusione nucleare: perchè i nuclei fondono; l'attraversamento di barriera; il "rate" di fusione in un gas a temperatura T e la finestra di Gamow.

22 aprile (2 ore): il ciclo di fusione p-p nelle stelle; stima della energia rilasciata dal sole al secondo. Cenni di classificazione delle particelle: leptoni e adroni; cenni sulle proprietà dei leptoni: masse, vite medie, conservazione dei numeri leptonici.

26 aprile (1 ora): leptoni (continua): evidenza sperimentale della differenza tra neutrini ed antineutrini (studio delle reazioni indotte dai antineutrini prodotti da reattori nucleari e studio del doppio decadimento beta); cenni sulla probabilità di emissione/assorbimento di particelle/antiparticelle.

28 aprile (2 ore): leptoni (continua): evidenza sperimentale sull'esistenza di tre tipi diversi di neutrino. Cenni sulle particelle W+ e W- (correnti cariche) e Z (correnti neutre); diagrammi di "Feynman" dell'interazione debole; cenni sull'esperimento del LEP per determinare il numero di famiglie di neutrini. Studio dei mesoni: massa e spin.

29 aprile (2 ore): le proprietà dei pioni (continua): la parità intrinseca. I modi di decadimento dei pioni carichi; calcolo dello spazio delle fasi del decadimento pione -> leptone+neutrino; l'elicità dei leptoni uscenti: caso dell'elettrone e del muone. Le risonanze barioniche; caso della particella Delta; misura delle proprietà delle risonanze; esempio: spin della particella Delta. La massa invariante.

MAGGIO 2005

3 maggio (1 ora): le risonanze mesoniche; i mesoni rho some risonanze di due pioni. Risonanze di tre pioni (cenni)

5 maggio (2 ore): proprietà delle particelle "strane": vita media e produzione associata; la stranezza. La rappresentazione degli stati mesonici e barionici nei diagrammi stranezza-isospin; nonetti, ottetti e decupletti. Il modello a quark: proprietà dei quarks; i quarks di "sapore" u,d,s. I mesoni come stati di quark-antiquark.

6 maggio (2 ore): il modello a quark (continua): i barioni come stati a 3 quark; la funzione d'onda di tre quark: parte spaziale, di spin e di sapore; le proprietà di simmetria sotto permutazione delle tre parti. Caso del decupletto J=3/2+: stati di sapore simmetrici; caso dell'ottetto J=1/2+: stati di sapore di simmetria "mista"; discussione della simmetria sotto permutazione degli stati barionici; l'introduzione del numero quantico di colore.

10 maggio (1 ora): il colore come generatore della forza "forte" tra quarks; cenni su alcune proprietà della Cromodinamica Quantistica.

12 maggio (2 ore): cenni sugli esperimenti elettrone-positrone ad alta energia: jets e rapporto tra la sezione d'urto e+e- in adroni e la sezione d'urto e+e- -> mu+mu-. Evidenza sperimentale dei quark c, b e t; spettri del ciarmonio e bottomio e l'interazione tra quark-antiquark pesanti. L'interazione debole tra quark: simmetria leptoni-quark e il "mixing" di quark (cenni); l'angolo di Cabibbo (vedi appunti).

12 maggio (2 ore): cenni sugli esperimenti elettrone-positrone ad alta energia: jets e rapporto tra la sezione d'urto e+e- in adroni e la sezione d'urto e+e- -> mu+mu-. Evidenza sperimentale dei quark c, b e t; spettri del ciarmonio e bottomio e l'interazione tra quark-antiquark pesanti. L'interazione debole tra quark: simmetria leptoni-quark e il "mixing" di quark (cenni); l'angolo di Cabibbo (vedi appunti).

13 maggio (2 ore): l'operatore coniugazione di carica C ed inversione temporale T; il teorema CPT (cenni); il decadimento dei muoni positivi e negativi e la violazione di P e C; la conservazione di CP per i leptoni (vedi appunti).

17 maggio (1 ora): il sistema K0-antiK0 e la simmetria CP: i K "lunghi" e "corti"; la violazione di CP nelle transizioni deboli con i quarks (cenni).