ntroduzione alla struttura nucleare, studiata principalmente mediante la
spettroscopia gamma. Metodi sperimentali e confronto con i modelli nucleari.
Introduzione alle reazioni nucleari. Potenziali nucleari.
Scattering elastico e assorbimento. Risonanze.
Meccanismi di reazione e decadimento di nuclei eccitati.
Collisioni fra nuclei pesanti.
NUCLEAR STRUCTURE:
1) J. D. Jackson, "Classical Electrodynamics", John Wiley and Sons.
2) C. A. Bertulani, "Nuclear Physics in a Nutshell", Princeton University Press.
3) R. F. Casten, "Nuclear Structure from a Simple Perspective", Oxford University Press.
NUCLEAR REACTIONS:
1) C. A. Bertulani and P. Danielewicz, "Introduction to nuclear reactions", Institute of Physics Publ., Graduate Student Series in Physics;
2) W. Noerenberg, "Basic concepts in the description of collisions between heavy nuclei", in: "Heavy ion collisions", edited by R. Bock, North-Holland Comp., Vol. 2, Chapter 1;
3) D. Durand, E. Suraud and B. Tamain, "Nuclear dynamics in the nucleonic regime", Institute of Physics Publ., Series in Fundamental and Applied Nuclear Physics
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di introdurre lo studente ad argomenti di ricerca che riguardano sia la struttura di nuclei lontani dalle condizioni di stabilità,
sia i meccanismi di reazione in collisioni fra nuclei, fornendo esempi di risultati sperimentali e indicazioni di tipo modellistico.
Prerequisiti
Si raccomanda la frequentazione di questo corso dopo aver seguito il corso di "Fisica Nucleare".
Metodi Didattici
48 ore di lezione frontale - 6CFU
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
Programma del corso
SPETTROSCOPIA NUCLEARE
Livelli eccitati nei nuclei e loro proprietà.
Decadimento gamma: soluzioni dell’equazioni di Maxwell nella zona di radiazione; campi di multipolo elettrico e magnetico e loro proprietà (momento angolare e parità); calcolo delle probabilità di decadimento; stime di Weisskopf. Distribuzione angolare della radiazione di multipolo.
Confronto con i dati sperimentali: misura della multipolarità di una transizione gamma; correlazioni angolari gamma-gamma (misura del momento angolare); processo di conversione interna (misura della parità); processo di eccitazione colombiana (misura della probabilità di decadimento).
Fasci radioattivi: tecniche di produzione ISOL e frammentazione. Misure di interesse per la fisica nucleare: studio delle proprietà dei nuclei lontani dalla valle di stabilità. Tecniche di rivelazione in esperimenti con i fasci radioattivi.
Introduzione ai modelli nucleari: richiamo ai modelli a particelle indipendenti e modelli collettivi di tipo geometrico.
Modello a bosoni interagenti e approccio algebrico per la descrizione dei nuclei: hamiltoniana scritta in termini di operatori di creazione e distruzione di coppie di nucleoni identici, trattate come bosoni. Generatori, operatori di Casimir e rappresentazioni irriducibili del gruppo U(6). Le tre simmetrie dinamiche dell’hamiltoniana; confronto fra le previsioni del modello e i dati sperimentali. Brevi cenni sulla descrizione di nuclei al di fuori delle simmetrie dinamiche.
Modello di Nilsson per la descrizione di nuclei con deformazione assiale nello stato fondamentale: soluzioni dell’hamiltoniana nei casi limite di grandi deformazioni e piccole deformazioni. Accoppiamento fra moto collettivo e moto di particella singola e soluzione completa dell’hamiltoniana di Nilsson. Interazione di Coriolis e andamento dei livelli nelle bande rotazionali di modello.
REAZIONI NUCLEARI
Modellizzazione del potenziale nucleone-nucleone mediante operatori a due corpi, scambio di mesoni e metodi di "effective field theories" (cenni).
Potenziale nucleare "in-medium" ottenuto con metodo di Brueckner; potenziali nucleari semiempirici (Skyrme, Gogny).
Diffusione da potenziale centrale, matrice di scattering, sezione d'urto di diffusione elastica e di assorbimento, coefficienti di trasmissione.
Risonanze di forma nei canali elastico e di assorbimento, interferenza fra parte risonante e non risonante.
Classificazione delle reazioni con ioni leggeri: dirette e di fusione. Modello ottico e fenomeni di diffrazione. Temperatura nucleare, densità dei livelli.
Formazione del Nucleo Composto (CN) e suo decadimento statistico nei vari canali aperti, stimato col metodo di Hauser-Feshbach.
Fenomenologia delle collisioni con nuclei pesanti a bassa energia: processi di fusione-evaporazione e di fusione-fissione.
Fenomenologia e modellizzazione della fissione sequenziale, competizione con emissione di neutroni; reazioni a catena.
Cenni alla sintesi di elementi superpesanti (SHE).
Collisioni profondamente inelastiche (DIC): osservabili e correlazioni sperimentali (Wilczynski-plot, diffusion-plot); binarietà della reazione;
TKE (Total Kinetic Energy) come osservabile principale per descrivere la reazione; dissipazione di energia e di momento angolare,
diffusione e trasferimento di massa; tempi caratteristici per il rilassamento dei vari gradi di libertà interni.
Cenni alla fisica dell'isospin con nuclei lontani dalla valle di stabilità.
Cenni a reazioni a più alta energia (caratterizzazione degli eventi, equazione di stato) e a processi stellari (fattore astrofisico, nucleosintesi, processi s ed r).