Accelerazione delle particelle cariche. Acceleratori lineari e circolari. Anelli di accumulazione. Luminosità. Interazione particelle/radiazioni materia. Tracciamento di particelle cariche in rivelatori a gas e a stato solido. Scintillatori. Fotomoltiplicatori. Calorimetri elettromagnetici e adronici. Identificazione di particelle (dE/dx, Time-of-flight, Cerenkov, radiazione di transizione). Sistemi di acquisizione. Elaborazione dati. Apparati sperimentali della fisica delle alte energie.
H. Wiedemann, Particle Accelerator Physics, Springer Verlag, 2007.
M.Conte, W.W. MacKay, An Introduction to the Physics of Particle Accelerators,
World Scientific Publishing Company, 2008
C. Grupen,Particle Detectors, Cambridge University Press, 1996
R. Fernow, Introduction to Experimental Particle Physics,
Cambridge University Press, 1992
W.R. Leo, Tecniques for Nuclear and Particle Physics Experiments,
Springer Verlag, 1994
D. Green, The Physics of Particle Detectors.
Cambridge University Press, 2000.
Materiale didattico disponibile su sito web ( vedi sotto)
Obiettivi Formativi
Conoscenze acquisite:
Moto delle particelle cariche in strutture acceleranti. Descrizione quantitativa della interazione fra radiazione o particelle e materia.
Funzionamento ed equazioni caratteristiche dei rivelatori di particelle.
Competenze acquisite:
Moto delle particelle cariche in strutture acceleranti.
Descrizione quantitativa della interazione fra radiazione o particelle e materia.
Funzionamento ed equazioni caratteristiche dei rivelatori di particelle.
Capacità acquisite al termine del corso:
Visione d'insieme e conoscenza dettagliata degli acceleratori di particelle, dei rivelatori di particelle e degli apparati sperimentali
Filosofia di progetto degli esperimenti di alte energie in relazione ai processi e alle grandezze da rivelare e misurare.
Prerequisiti
Conoscenza della fisica classica (soprattutto elettrodinamica) e moderna,con particolare riferimento alla relatività speciale, teoria quantistica e struttura della materia.
Metodi Didattici
6 CFU
Attività in aula: 48 ore
Altre Informazioni
Orario di Ricevimento studenti
Su appuntamento.
focardi@fi.infn.it
Sito web:
http://hep.fi.infn.it/FOC/lezmetspfisub.htm
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
L’esame finale consiste in un colloquio orale.
Dovrà essere effettuata la presentazione di un apparato sperimentale di fisica subnucleare o di una misura effettuata con un tale apparato.
Seguiranno domande sulla presentazione e sul programma svolto.
Programma del corso
ACCELERATORI.
Principi di accelerazione di particelle cariche. Acceleratori lineari e circolari. Ciclotroni. Sincrotroni. Anelli di accumulazione.Luminosità. Polarizzazione. Fasci secondari e in particolare di neutrini. Applicazioni di acceleratori industriali, mediche e alla produzione di energia.
INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA.
Principi di interazione di particelle/radiazione e materia. Interazione di particelle cariche. Formula di Bethe-Heitler. Distribuzione di Landau. Scintillazione. Radiazione Cerenkov e di transizione. Irraggiamento. Interazioni di fotoni (effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie). Interazioni nucleari e di neutroni. Interazioni di neutrini. Sciami elettromagnetici e adronici.
STRUMENTI DI RIVELAZIONE DI PARTICELLE E RADIAZIONE.
Tracciamento di particelle cariche in rivelatori a gas. Misura di impulso. Modalita' di operazione dei rivelatori a gas. MWPC. Camere a drift. Time Projection Chamber. Rivelatori a stato solido. Giunzioni. CCD. Pixel. Strip. Silicon drift chamber. Danneggiamento da radiazione. Scintillatori. Fotomoltiplicatori. Fotodiodi. Calorimetri elettromagnetici e adronici. Compensazione. Identificazione di particelle (dE/dx, Time-of-flight, Cerenkov, radiazione di transizione). Cerenkov a soglia. RICH. Sistemi di acquisizione ed elaborazione dati. Trigger.
GRANDI APPARATI.
Esempi di sistemi di rivelatori della fisica ad alte energie.
Gli esperimenti a LHC.