Riassunto di Esperimentazioni di Astrofisica

Syllabus del corso

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Esporta

Obiettivi

1) Introdurre la strumentazione e le tecniche osservative di base dell’astrofisica;
2) Consentire agli studenti di condurre i primi test ed osservazioni su sorgenti astronomiche.

Vengono descritte alcune sorgenti astronomiche, le tecniche e la strumentazione utilizzate nelle osservazioni astrofisiche a diverse frequenze, in particolare nella banda delle microonde che verrà utilizzata in laboratorio.
Verranno inoltre descritte le proprietà dei Raggi Cosmici e le relative tecniche osservative.
Gli studenti effettueranno alcune misure comprendenti: caratterizzazione di rivelatori; calibrazione del segnale osservato; osservazione di sorgenti celesti.

Programma esteso

Durante la prima parte del corso vengono descritte alcune sorgenti astronomiche ed osservabili astrofisici tra cui: Sole, Luna, Galassia, Radiazione Cosmica a Microonde, Raggi Cosmici. Vengono inoltre introdotte le tecniche e la strumentazione utilizzate nelle osservazioni astrofisiche a diverse frequenze, in particolare nella banda delle microonde che verrà utilizzata in laboratorio. Saranno discussi i seguenti argomenti: antenne, telescopi e ottiche; rivelatori; tecniche fotometriche e spettroscopiche; calibrazione della strumentazione; tecniche di estrazione del segnale e di analisi dei dati.

Nel corso del laboratorio gli studenti verranno suddivisi in gruppi di 3-4 componenti. Ciascun gruppo effettuerà osservazioni di sorgenti celesti tra cui Sole, Luna, Galassia, Radiazione Cosmica a Microonde, Raggi Cosmici. Ai gruppi verranno inoltre proposte misure di caratterizzazione di rivelatori, calibrazione del segnale osservato. Ciascun gruppo dovrà poi analizzare i dati raccolti, riconoscere ed eliminare eventuali segnali spuri, ad es. interferenze radio o emissione atmosferica, e descrivere in una breve relazione i risultati ottenuti, in relazione all’obiettivo prefissato.

Prerequisiti

Gli studenti sono tenuti a conoscere i contenuti dei corsi di fisica generale e dei laboratori seguiti negli anni precedenti.

Modalità didattica

1) Lezioni frontali introduttive: 20-24 ore;

2) Esperienze in laboratorio: 72-76 ore.

Materiale didattico

1) Materiale ed appunti utilizzati durante le lezioni frontali, fornite dal docente.

2) Codici e pacchetti software per l’uso della strumentazione e per l’analisi dei dati raccolti.

3) Per approfondimenti: An introduction to radio astronomy / Bernard F. Burke, F. Graham-Smith. - 4. ed. Cambridge University 2019.

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Durata annuale.

Modalità di verifica del profitto e valutazione

1) Valutazione finale con voto in trentesimi;

2) verifica attraverso una relazione scritta sul lavoro svolto in laboratorio, comprendente le misure effettuate e l’analisi dei dati;

3) successivo colloquio orale sugli stessi argomenti svolti nella relazione.

Orario di ricevimento

Ogni mercoledì lavorativo durante il periodo delle lezioni, dalle 12:30 alle 13:30. Negli altri periodi su appuntamento.

Esporta

Aims

1) Introduce instrumentation and techniques for Astrophysics observations;

2) Allow students to get the first experience in sources observation and signal calibration.

Astronomical sources, techniques and instrumentation used in astrophysics are described for several spectral bands, with particular attention to the microwave band, which will be used during the laboratory activity.

In addition Cosmic Rays an related observational techniques are described.

Students are guided to perform some measurement including: detector characterisation; calibration of observed signals; observation of sky sources.

Detailed program

In the first part astronomical sources and observables are described, among them: Sun, Moon, Galaxy, Cosmic microwave background, Cosmic rays. Techniques and instrumentation used in astrophysics are also described for the several spectral bands, with particular attention to the microwave band used during the laboratory activity. The following items are presented: antennas, telescopes, optics; detectors; photometric and spectroscopic techniques; noise reduction techniques and data analysis.

Students will work in groups of 3-4 people. Each group will carry on observations of sky sources like: Sun, Moon, Galaxy, Cosmic microwave background, Cosmic rays. Groups are then involved in measurements including: detector characterisation; calibration of observed signals. Each group will analyse data and subtract spurious signals like rf interferences or atmospheric emission. Finally groups will describe their activity and discuss results in a short report.