Course Syllabus
Obiettivi
Padronanza delle principali tecniche sperimentali per la fisica delle particelle elementari, la fisica nucleare e le applicazioni in fisica medica, ambientale e quantum computing
Contenuti sintetici
Il II modulo del Laboratorio di Misure Nucleari e Subnucleari completa l’esperienza didattica del I modulo.
Gli apparati sperimentali caratterizzati nel I semestre vengono ora utilizzati per misure piu’ sofisticate dove il controllo delle incertezze sistematiche svolge un ruolo preponderante nella pianificazione delle misure e nell’analisi dei dati. E' inoltre possibile sviluppare tecniche sperimentali avanzate per il quantum computing
Programma esteso
Ciascun studente, inserito in un gruppo di tre o quattro, realizzerà un esperimento (uno solo) nel campo della fisica delle particelle, partendo da quanto già realizzato nel I semestre. Sono previsti i seguenti esperimenti:
1) Diffusione Compton di fotoni polarizzati;
2) Misura della precessione in campo magnetico di muoni a riposo;
3) Misura della vita media di uno stato metastabile del 57-Co;
4) Tecniche PET
5) Tecniche sperimentali per il quantum computing
Prerequisiti
Laboratorio di misure nucleari e subnucleari, I modulo
Modalità didattica
Gli esperimenti vengono svolti nei laboratori del Dipartimento di Fisica e supervisionati dal docente. I risultati sono raccolti in una relazione finale scritta in Inglese.
Materiale didattico
Relazioni degli anni precedenti. Si consigliano anche alcuni capitoli di:
G. F. Knoll, “Radiation Detection and Measurement”, 4th ed., Wiley & Sons
K. Grupen, “Particle Detectors”, 2nd ed., Cambridge University Press
G. Gilmore, “Practical gamma ray spectroscopy”, 2nd ed., Wiley & Sons
F. Terranova, "A modern primer in particle and nuclear physics", 1st ed., Oxford Univ. Press
Periodo di erogazione dell'insegnamento
II semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Gli studenti, divisi nei gruppi corrispondenti all'esperimento, discutono la relazione finale con il docente. Durante l'esame vengono approfondite le tecniche implementate, le criticita' riscontrate e le sorgenti di errore sistematico nella misura.
Orario di ricevimento
A richiesta dei team.
Aims
The laboratory course provides an introduction at graduate level of the experimental techniques employed in particle and nuclear physics, including applications to medical, environmental physics, and quantum computing.
Contents
In this II part, the students deepen the experimental techniques developed in the I part of this Laboratory. The experimental apparatus assembled in the previous course is now employed to perform more sophisticated measurements; here the assessment of systematic bias plays a leading role in data taking and analysis. Advanced experimental techniques for quantum computing may also be addressed.
Detailed program
Each student placed in a group of three or four people, will carry out an experiment (just one) in the field of particle
physics, based on the achievements obtained in the first semester. Experiments are the following:
1) Compton scattering of polarized photons,
2) Measurement of the muon precession in a magnetic field at rest,
3) Measurement of the lifetime of a metastable state of 57-Co,
4) PET techniques
5) Experimental techniques for quantum computing
Prerequisites
Laboratory of nuclear and particle physics, I part
Teaching form
The experiments are performed in the labs of the Department of Physics and the activities are supervised by the teacher. The results are summarized in a final report written in English.
Textbook and teaching resource
The final reports from the previous years. We also suggest the reading of a few chapter (depending on the
experiment) from
G. F. Knoll, “Radiation Detection and Measurement”, 4th ed., Wiley & Sons
K. Grupen, “Particle Detectors”, 2nd ed., Cambridge University Press
G. Gilmore, “Practical gamma ray spectroscopy”, 2nd ed., Wiley & Sons
F. Terranova, "A modern primer in particle and nuclear physics", 1st ed., Oxford Univ. Press
Semester
II semester
Assessment method
The team that performed the experiment presents the final report and discuss it with the teacher. During the discussion, we detail the techniques that were implemented, the issues encountered during the run of the apparatus and possible sources of systematics in the measurements.
Office hours
Under request by the team.
Staff
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Angelo Enrico Lodovico Nucciotti
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Francesco Terranova