Illustrazione delle diverse metodologie di misura applicate nei vari contesti fisici (misure con spettrometri, con tecniche cinematiche etc) di interesse per la fisica nucleare, astrofisica e fisica applicata.
Tecniche di identificazione di particelle nucleari cariche: misure di energia e temporizzazione con vari tipologie di rivelatore.
Esempi di moderni apparati per esperimenti di Fisica Nucleare.
- G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, John Wiley & Sons
- W.R. Leo, Techniques for nuclear and particle Physics experiments, Springer-Verlag
- articoli scientifici sugli esperimenti illustrati.
Obiettivi Formativi
Acquisizione di conoscenze sui metodi sperimentali più avanzati in fisica nucleare.
Valutazione critica nell'uso dei diversi tipi di rivelatore e di metodo a seconda del problema fisico.
Prerequisiti
Conoscenze di base sui metodi di rivelazione di radiazione ionizzanti.
Conoscenze acquisite nella laurea triennale in fisica e astrofisica.
Metodi Didattici
6 CFU
Numero di ore totali del corso (incluso ore di lezione, seminari, studio necessario all'apprendimento delle nozioni etc..): 150
Numero di ore relative alle attività in aula: 48
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze relative agli argomenti del corso, con particolare attenzione alla capacità di ragionamento critico e all'impiego di un lessico appropriato. Opportunità (da decidere con i docenti) di iniziare l'esame con un tema a scelta fra quelli trattati, da approfondire
Programma del corso
Argomenti principali del corso:
- Richiami su concetti di base ricorrenti: perdita di energia di radiazione nella materia ai vari regimi; reazioni fra ioni pesanti come strumento per conoscere proprietà nucleari; schematizzazione delle reazioni nucleari; sezione d’urto; variabili fondamentali per descrivere i canali di reazione e i loro ratei in esperimenti con ioni; il background
- Reazioni in cinematica inversa e diretta.
- Spettrometri magnetici: loro uso, raggio di curvatura, impulso, spettroscopia nucleare con spettrometri. Esempi basati sul panorama attuale della ricerca nucleare con particolare riguardo a reazioni di transfer e a spettroscopia in reazioni dirette.
- Misure di sezione d’urto assolute anche a zero gradi Uso dei deflettori elettrostatici. Varie tecniche e vari casi reali illustrati.
- Interpretazione degli spettri di identificazione di ioni con spettrometri e con altri rivelatori
- Misure di astrofisica nucleare. Cenni e richiami al contesto dell’evoluzione stellare, alle reazioni di interesse e alle energie in gioco. Problemi, metodi e sfide delle misure a bassissima energia con esempi relativi al panorama italiano. Riduzione del fondo.
- Misure di neutroni: fasci di neutroni e metodi adottati presso il laboratorio nTOF al Cern
- Misure con il metodo delle coincidenze cinematiche. Suo uso e limiti con casi di esempio tratti da esperimenti reali sia con gas detectors che con spettrometri, a varie energie.
- L’evaporazione di particelle da sorgenti nucleari calde: Temperatura e spettri Maxwelliani. Misure su spettri evaporativi e informazioni di termodinamica nucleare. Evaporazione di particelle e impatto sulla dinamica di reazione.
- Misure di correlazioni tra particelle
- Misure di tempo in fisica nucleare con alcuni esempi a varie energie e in diversi contesti sperimentali
- Metodi di identificazione dei frammenti nucleari: metodo del deltaE-E, Pulse Shape Analysis e ToF con differenti rivelatori. Esempi pratici di rivelatori moderni che sfruttano queste tecniche.
- Effetti di straggling energetico e longitudinale
- Misure con active target: un differente approccio alla misura di particelle cariche