Course Syllabus
Obiettivi
Il corso fornisce un’introduzione moderna alla fisica delle particelle elementari e alla fisica nucleare partendo dalla relativita' ristretta e dalla meccanica quantistica non relativistica.
Contenuti sintetici
Particelle elementari e Cinematica relativistica. Tecniche di rivelazione delle particelle. Simmetrie in fisica delle particelle. Interazioni elettromagnetiche. Interazioni forti e colore. Leptoni, quark, adroni. Interazioni deboli e la scoperta dei mediatori massivi. Nuclei e loro proprietà'. Decadimenti radioattivi e modelli nucleari.
Programma esteso
Punti materiali e particelle elementari. Cinematica relativistica e formalismo covariante. Unita’ naturali. Decadimenti e scattering. Sezioni d’urto e ampiezze di decadimento. Interazioni particelle-materia. Rivelatori di particelle. Elettrodinamica classica e quantistica (QED). Simmetria di gauge, simmetrie discrete e continue della QED. Parita’ e C parita’. I diagrammi di Feynman e lo scattering in QED. Interazioni forti. Quark e carica di colore. La simmetria di gauge della QCD. Liberta’ asintotica e confinamento. La simmetria di flavor e il modello a 3 quark. Mesoni e barioni. Interazioni deboli. Elicita’ e chiralita’. Esperimenti di Wu e Goldhaber. La teoria elettrodebole . La scoperta delle correnti neutre e dei mediatori massivi.
Proprieta’ generali dei nuclei e reazioni nucleari. Decadimenti radioattivi e loro proprieta’ generali. Decadimenti in cascata e equilibrio secolare. Radioattivita’ naturale e sue applicazioni. Decadimenti alfa. Decadimenti gamma.
Prerequisiti
Conoscenza della meccanica quantistica non relativistica e della teoria della relativita’ ristretta.
Modalità didattica
Lezione Frontale (8 CFU)
Materiale didattico
F. Terranova, A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics, Oxford University Press, 2021 (disponibile dal 20 ottobre 2020). G. Krane, Introductory Nuclear Physics, Wiley, 1988 (3rd edition)
Periodo di erogazione dell'insegnamento
secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale sulla parte di fisica delle particelle e fisica nucleare
Orario di ricevimento
Appuntamento su richiesta
Aims
We provide a modern introduction to elementary particle physics and nuclear physics building on special relativity and non relativistic quantum mechanics .
Contents
Elementary particles and relativistic kinematics. Experimental techniques for particle detection. Symmetries in particle physics. Electromagnetic interactions. Strong interactions and color charges. Lepton, quarks and hadrons. Weak interactions and the discovery of massive gauge bosons. Nuclei. Radioactive decays and nuclear models.
Detailed program
Point particles and elementary particles. Relativistic kinematics and covariant formalism. Natural units. Decays and scattering. Cross section and decay amplitudes. Particle interactions with matter. Particle detectors. Classical and quantum electrodynamics (QED). Gauge symmetry, discrete and continuous symmetries in QED. Parity and C-parity. Feynman diagrams and scattering in QED. Strong interactions. Quark and color charge. The gauge symmetry of QCD. Asymptotic freedom and confinement. Flavor symmetry and the 3 quark model. Mesons and baryons. Weak interactions. Elicity and chirality. The experiments of Wu and Goldhaber. The electroweak theory. The discovery of weak neutral currents and massive bosons. General properties of the nuclei. Nuclear forces. Nuclear models and reactions. General properties of radioactive decays. Decay chains and secular equilibrium. Natural radioactivity and applications. Alpha decays. Gamma decays. Beta decays.
Prerequisites
Non relativistic quantum mechanics and special relativity
Teaching form
lectures (8 CFU)
Textbook and teaching resource
F. Terranova, A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics, Oxford University Press, 2021 (available from 20 october 2020). G. Krane, Introductory Nuclear Physics, Wiley, 1988 (3rd edition)
Semester
second semester
Assessment method
oral exam on Particle Physics and Nuclear Physics
Office hours
on demand