ISTITUZIONI DI FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE   A

Prof. M. Viviani

A. A. 2000-2001

  Relatività ristretta.

Cinematica relativistica: principio di relatività galileiana.  Costanza della velocità della luce per i sistemi di riferimento inerziali.  Esperimento di Michelson e Morley. Principio di relatività einsteniana.  Sincronizzazione degli orologi. Trasformazioni di Lorentz (caso di velocità parallela agli assi x e x'). Contrazione delle lunghezze e dilatazione dei tempi. Trasformazioni di velocità.

Dinamica relativistica: nuova definizione di impulso ed energia compatibili con i principi relativistici. Energia cinetica relativistica. Equivalenza energia-massa.

Quadrivettori: tensore metrico g; covarianza e controvarianza. Generica trasformazione di Lorentz. Quadrivettori. Quadrivettore velocità, energia-impulso e forza.  Quadrivettori corrente e potenziale nella gauge di Lorentz. Tensore del campo elettromagnetico. Equazioni di Maxwell in notazione covariante.  Proprietà di trasformazione di E & B.

Elettromagnetismo: campo da una carica puntiforme in moto rettilineo uniforme. Potenziali ritardati. Potenziali di Lienard e Wiechert per una carica puntiforme.

Cenni di Reltività Generale.

Introduzione alla fisica nucleare.


Rivelatori ed acceleratori: interazione della radiazione con la materia: protoni, elettroni, fotoni. Cenni su alcuni rivelatori di particelle. Spettrografo di massa. Cenni sugli acceleratori. Cenni sui neutroni.  Diffusione coulombiana di particelle alfa su nuclei.

Proprietà generali dei  nuclei:  raggi nucleari. Cenni sugli atomi mu-mesici; Scattering elettrone-nucleo ed i fattori di forma nucleari . Distribuzione di carica dei nuclei. Determinazione delle masse nucleari; B/A sperimentale. Formula semiempirica di massa; modello a goccia. Stima dei parametri della formula di massa. I vari contributi al variare di A e Z. Modello a gas di Fermi e corrispondente stima del termine di simmetria nella formula di massa.

Forze nucleari: Il deutone; suo spin, parità ed energia di legame. Relativa equazione di Schroedinger e soluzione per buca rettangolare (caso l=0). Operatori di multipolo elettrico. Momento di dipolo magnetico e di quadrupolo elettrico del deutone. Mescolanza di stati con l=0 e 2 nella f. di o. del deutone. Scattering elastico tra due nucleoni; importanza del vari momenti angolari. Sviluppo dell'onda piana in onde parziali. Diffusione in onda l=0; sfasamento e sezione d'urto. Lunghezza di diffusione e significato del segno. Stati di spin 0 e 1 per la coppia NN; corrispondenti valori della lunghezza di scattering.

Modelli nucleari: Generalità sul modello a shell. Cenni sui momenti magnetici nucleari e curve di Schmidt.

Isospin: invarianza dell'interazione forte rispetto alla carica. Isospin dei nucleoni; le matrici di Pauli. Operatori di proiezione (spin e isospin). Invarianza per rotazioni nello spazio dell'isospin. Dipendenza del potenziale NN da r, s, t. Potenziale di Yukawa.

Decadimenti alfa,beta,gamma:  Legge di decadimento e vita media. Decadimento alfa: relazione tra vita media ed energia della particella; effetto tunnel (per barriera di potenziale unidimensionale); interpretazione teorica della dipendenza della vita media dall'energia. Regole di selezione.  Decadimento beta; esistenza del neutrino e antineutrino. Cenni sulla teoria di Fermi del decadimento beta; transizioni permesse e spettro degli elettroni; plots di Kurie. Transizioni proibite. Funzione di Fermi.  Operazione di parità;  verifica sperimentale della non conservazione della parità nel decadimento beta. Cenni sul decadimento gamma e sulla cattura K degli elettroni atomici.
 

Introduzione alla fisica delle particelle.

Leptoni, mesoni, barioni: cenni della classificazione delle particelle in leptoni, mesoni e barioni. Leggi di conservazione del numero leptonico e barionico.  Campi di interazione e quanti associati (forte, debole, elettromagnetica e gravitazionale).

Reazioni e decadimenti:  i pioni; produzione di pioni; massa e tipi di decadimento; cenni dell'elicità dei neutrini/antineutrini. Spin e parità dei pioni. Urto di pioni su nucleoni: risonanze barioniche e mesoniche. Spin e parità della particella Delta. Particelle strane e produzione associata.  Gli ipernuclei. Relazione di Gell-Mann-Nishijima.

Modello a quark: quark u,d,s,c,b,t. struttura dei mesoni e barioni  nel modello a quark. Quark colorati.  Cenni di teoria cromodinamica.

Programmazione Fortran.

Principali istruzioni e regole utili per la preparazione di un programma. Integrazione, derivazione e soluzione di equazioni differenziali per via numerica.
 

Approfondimenti


Funzionale d'azione per le particelle relativistiche libere ed in campo e.m.; equazioni di Lagrange per il campo e.m.

Reazioni di fusione nelle stelle: cicli dell'idrogeno e CNO. Nucleosintesi e cenni sull'evoluzione stellare. Supernove e stelle a neutroni.