Paolo BERNARDINI

Paolo BERNARDINI

Professore I Fascia (Ordinario/Straordinario)

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04: FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE.

Dipartimento di Matematica e Fisica "Ennio De Giorgi"

Ex Collegio Fiorini - Via per Arnesano - LECCE (LE)

Ufficio, Piano 1°

Telefono +39 0832 29 7431

Già vicepresidente del Consiglio di Amministrazione di UniSalento

Area di competenza:

Fisica sperimentale astroparticellare (raggi cosmici, materia oscura, astronomia gamma) e fisica del neutrino.

Open Researcher and Contributor ID: orcid.org/0000-0002-6530-3227

Orario di ricevimento

Lunedi dalle 10 alle 11

Martedi dalle 15 alle 16

In realtà sono disponibile anche fuori da questi orari se non ho impegni precedenti

Recapiti aggiuntivi

Ufficio al primo piano, stanza 417

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Curriculum Vitae

Nel dicembre 1978 mi sono laureato in fisica col massimo dei voti e la lode. Successivamente ho insegnato nelle scuole pubbliche e ho fatto il servizio militare. Nel 1981 sono stato borsista presso il Niels Bohr Institutet a Copenaghen. Ad aprile 1983 ho preso servizio presso l'Università di Urbino come ricercatore di Fisica Generale. Nel 1988 mi sono trasferito all'Università del Salento (allora di Lecce) e ho avviato la collaborazione con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Nel 2001 son diventato professore associato nel settore Fisica Nucleare e Subnucleare (FIS/04). Nel gennaio 2014 sono stato ritenuto idoneo alla 1. fascia nel settore Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali. Sono stato eletto due volte Senatore Accademico e due volte Consigliere d'Amministrazione di Unisalento, ricoprendo anche la carica di vicepresidente del CdA. Attualmente sono professore di 1. fascia, sempre nel settore FIS/04.

Inizialmente mi sono interessato di Storia della Fisica, successivamente di Elettronica Quantistica. Dal 1987 le mie ricerche si sono focalizzate sulla fisica astroparticellare, in particolare su raggi cosmici e neutrini. Ho partecipato agli esperimenti MACRO presso i laboratori sotterranei del Gran Sasso e ARGO-YBJ in Tibet. Attualmente sono attivo nella collaborazione DAMPE (rivelatore di raggi cosmici su satellite) e nel progetto internazionale DUNE (esperimento su lunga base sulla violazione di CP nel settore dei neutrini).

Maggiori dettagli sulle mie attività didattiche, di ricerca ed istituzionali sono disponibili nel curriculum vitae allegato.

ORCID = 0000-0002-6530-3227

H-index = 49 (da Web of Science, novembre 2023)

Scarica curriculum vitae

Didattica

A.A. 2023/2024

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA TEORICA

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA,FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

Sede Lecce

FISICA I

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Per immatricolati nel 2023/2024

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore del docente Paolo BERNARDINI in copresenza: 24.0

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Per immatricolati nel 2023/2024

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

A.A. 2022/2023

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

Sede Lecce

FISICA I

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore del docente Paolo BERNARDINI in copresenza: 24.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

A.A. 2021/2022

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

Sede Lecce

FISICA I

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore del docente Paolo BERNARDINI in copresenza: 24.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

A.A. 2020/2021

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

FISICA I

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

A.A. 2019/2020

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

Sede Lecce

FISICA I

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

A.A. 2018/2019

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI

Sede Lecce

FISICA I

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Giuseppe MARUCCIO

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

Sede Lecce

FISICA I

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

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FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 18/09/2023 al 15/12/2023)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA TEORICA (081)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Le date d'esame verranno pubblicate a breve. In ogni caso si potranno tenere esami anche su richiesta dello studente.

 

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintillatori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5] e il rivelatore DAMPE. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12]. Il rivelatore FERMI-LAT.

Onde gravitazionali - L'osservazione del sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Il lensing gravitazionale [PER 4.2] ed il microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA, XENON) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Misure indirette ed nomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer        (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 18/09/2023 al 15/12/2023)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA,FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A219)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Le date d'esame verranno pubblicate a breve. In ogni caso si potranno tenere esami anche su richiesta dello studente.

 

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2023/2024

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 18/09/2023 al 15/12/2023)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Quelli previsti per l’iscrizione al I anno del Corso di Laurea in Fisica.

Questo corso rappresenta il primo approccio alla fenomenologia e ai modelli teorici della Fisica Classica. I principali argomenti trattati sono: cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti. Le conoscenze e il metodo acquisiti in questo corso sono propedeutici ai successivi corsi di fisica.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di cinematica e meccanica, evidenziando le problematiche connesse alle tecniche di misura, la potenza del metodo sperimentale e presentando sinteticamente l’evoluzione storica della meccanica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la dimostrazione di alcune relazioni tra grandezze fisiche e per la soluzione di problemi, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere gli studenti in condizione di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle lezioni ed alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella dimostrazione di un legge o nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

l corso si svolge nel primo semestre e si articola in 48 ore (6 CFU) di lezione frontale e in 24 ore (2 CFU) di esercitazioni. Con le esercitazioni si intende preparare gli studenti alla risoluzione di problemi e quindi al superamento delle prove scritte d’esame.

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche ed esercitazioni, con l’ausilio di immagini. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in una prova scritta ed una orale. La prima deve essere superata con un punteggio di almeno 15/30. Il voto finale è determinato sulla base di un giudizio complessivo su entrambe le prove. Gli assenti il giorno fissato per la prova orale o coloro i quali rifiutano il voto finale devono rifare la prova scritta.
A metà ed alla fine del corso vengono proposte due prove scritte di esonero. Gli studenti che ottengono un punteggio di almeno 15/30 al primo esonero possono accedere al secondo. Se anche il voto del secondo esonero è almeno 15/30, lo studente non deve affrontare la prova scritta. La valutazione complessiva dei due esoneri viene equiparata al voto finale della prova scritta e si applicano quindi le regole sopra descritte. NOTA BENE: la valutazione complessiva dei due esoneri non è rigidamente la media aritmetica dei due voti. Il docente si riserva la possibilità di pesare diversamente le due prove di esonero.

Le date saranno definite in futuro. Si prevede comunque la prima prova di esonero agli inizi di novembre e la seconda prima delle vacanze di Natale.

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione di punto materiale e sua posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Conservazione dell’energia nel caso di forze centrali. Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – La gravitazione universale e le misure di Cavendish (5.1). Le leggi di Keplero (5.3). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Forze viscose (5.7) e velocità limite (5.7.1). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2). Attrito radente (5.9.3). Moto oscillatorio smorzato (5.7.2). Oscillazioni forzate e risonanza (5.10, 5.10.1, 5.10.2). Oscillatori accoppiati (5.10.3).

Dinamica dei sistemi – Definizione di sistema di masse e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

 

I numeri tra parentesi indicano i paragrafi del manuale

 

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

FISICA I (FIS/01)
OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore del docente Paolo BERNARDINI in copresenza: 24.0

Per immatricolati nel 2023/2024

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Anno di corso 1

Lingua

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Non sono richiesti prerequisiti

Il corso ha come obiettivo principale l’acquisizione di conoscenze e competenze di base nell’ambito dell'ottica geometrica

Conoscenze e comprensione. Possedere una solida preparazione con un ampio spettro di conoscenze dell’ottica geometrica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di utilizzare sistemi ottici.

Autonomia di giudizio. L’esposizione dei contenuti e delle argomentazioni sarà svolta in modo da migliorare la capacità dello studente di riconoscere dimostrazioni rigorose e individuare ragionamenti fallaci.

Abilità comunicative. La presentazione degli argomenti sarà svolta in modo da consentire l’acquisizione di una buona capacità di comunicare problemi, idee e soluzioni riguardanti l’ottica geometrica, sia dal punto di vista teorico che pratico.

Capacità di apprendimento. Saranno indicati argomenti da approfondire, strettamente correlati con l’insegnamento, al fine di stimolare la capacità di apprendimento autonomo dello studente.

lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio

L'esame orale consiste nella discussione delle esperienze di laboratorio

1 La luce: energia elettromagnetica che si propaga.

2 Propagazione della luce in Ottica Geometrica, i raggi luminosi e le loro proprietà. Indice di rifrazione e definizione di diottro.

3 Le leggi della RIFLESSIONE e della RIFRAZIONE, angolo limite, prisma ottico.

4 Sistemi ottici e costruzione delle immagini, immagini reali e virtuali. Approssimazione di Gauss. Definizione di primo e secondo fuoco. Equazione dei punti coniugati di un diottro sferico. Coordinate di Newton, ingrandimento lineare trasversale, ingrandimento angolare, ingrandimento lineare longitudinale.

5 Lenti spesse e lenti sottili. Equazione dei punti coniugati di una lente sottile. Formula di Cartesio. Potere diottrico. Lenti convergenti e divergenti. Regole per la costruzione dell’immagine. Punti principali.

6 Gli specchi. Specchio sferico e equazione dei punti coniugati. Specchio piano.

7 Sistemi ottici centrati: fuochi, punti principali, punti nodali. Sistemi composti da due sistemi ottici centrati. Lenti spesse. Sistemi di due lenti.

9 Teoria degli errori.

10 Presentazione delle esperienze.

11 Colorimetria.

Elementi di Ottica Generale, Ferdinando Catalano, Editore Zanichelli

Esperimentazioni di Fisica, Ottica, Leonardo Merola, Liguori Editore

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2022 al 16/12/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Le date d'esame verranno pubblicate a breve. In ogni caso si potranno tenere esami anche su richiesta dello studente.

 

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintillatori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5] e il rivelatore DAMPE. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12]. Il rivelatore FERMI-LAT.

Onde gravitazionali - L'osservazione del sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Il lensing gravitazionale [PER 4.2] ed il microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA, XENON) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Misure indirette ed nomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer        (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2022 al 16/12/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Le date d'esame verranno pubblicate a breve. In ogni caso si potranno tenere esami anche su richiesta dello studente.

 

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2022 al 16/12/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Quelli previsti per l’iscrizione al I anno del Corso di Laurea in Fisica.

Questo corso rappresenta il primo approccio alla fenomenologia e ai modelli teorici della Fisica Classica. I principali argomenti trattati sono: cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti. Le conoscenze e il metodo acquisiti in questo corso sono propedeutici ai successivi corsi di fisica.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di cinematica e meccanica, evidenziando le problematiche connesse alle tecniche di misura, la potenza del metodo sperimentale e presentando sinteticamente l’evoluzione storica della meccanica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la dimostrazione di alcune relazioni tra grandezze fisiche e per la soluzione di problemi, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere gli studenti in condizione di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle lezioni ed alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella dimostrazione di un legge o nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

Il corso si svolge nel primo semestre e si articola in 48 ore (6 CFU) di lezione frontale e in 24 ore (2 CFU) di esercitazioni. Con le esercitazioni si intende preparare gli studenti alla risoluzione di problemi e quindi al superamento delle prove scritte d’esame.

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche ed esercitazioni, con l’ausilio di immagini. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in una prova scritta ed una orale. La prima deve essere superata con un punteggio di almeno 15/30. Il voto finale è determinato sulla base di un giudizio complessivo su entrambe le prove. Gli assenti il giorno fissato per la prova orale o coloro i quali rifiutano il voto finale devono rifare la prova scritta.
A metà ed alla fine del corso vengono proposte due prove scritte di esonero. Gli studenti che ottengono un punteggio di almeno 15/30 al primo esonero possono accedere al secondo. Se anche il voto del secondo esonero è almeno 15/30, lo studente non deve affrontare la prova scritta. La valutazione complessiva dei due esoneri viene equiparata al voto finale della prova scritta e si applicano quindi le regole sopra descritte. NOTA BENE: la valutazione complessiva dei due esoneri non è rigidamente la media aritmetica dei due voti. Il docente si riserva la possibilità di pesare diversamente le due prove di esonero.
 

Le date saranno definite a breve. Si prevede comunque la prima prova di esonero agli inizi di novembre e la seconda prima delle vacanze di Natale.

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione di punto materiale e sua posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Conservazione dell’energia nel caso di forze centrali. Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – Cenni alla gravitazione universale (5.1). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Forze viscose (5.7) e velocità limite (5.7.1). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2). Moto oscillatorio smorzato (5.7.2). Oscillazioni forzate e risonanza (5.10, 5.10.1, 5.10.2).

Dinamica dei sistemi – Definizione di sistema di masse e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

Urti – Caratterizzazione degli urti (8, 8.1) ed urti piani (8.1). Urti elastici tra masse sferiche (8.2) e di sfere contro pareti rigide (8.3). Urti anelastici (8.4).

 

I numeri tra parentesi indicano i paragrafi del manuale

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

FISICA I (FIS/01)
OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore del docente Paolo BERNARDINI in copresenza: 24.0

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 1

Lingua

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Non sono richiesti prerequisiti

Il corso ha come obiettivo principale l’acquisizione di conoscenze e competenze di base nell’ambito dell'ottica geometrica

Conoscenze e comprensione. Possedere una solida preparazione con un ampio spettro di conoscenze dell’ottica geometrica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di utilizzare sistemi ottici.

Autonomia di giudizio. L’esposizione dei contenuti e delle argomentazioni sarà svolta in modo da migliorare la capacità dello studente di riconoscere dimostrazioni rigorose e individuare ragionamenti fallaci.

Abilità comunicative. La presentazione degli argomenti sarà svolta in modo da consentire l’acquisizione di una buona capacità di comunicare problemi, idee e soluzioni riguardanti l’ottica geometrica, sia dal punto di vista teorico che pratico.

Capacità di apprendimento. Saranno indicati argomenti da approfondire, strettamente correlati con l’insegnamento, al fine di stimolare la capacità di apprendimento autonomo dello studente.

lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio

L'esame orale consiste nella discussione delle esperienze di laboratorio

1 La luce: energia elettromagnetica che si propaga.

2 Propagazione della luce in Ottica Geometrica, i raggi luminosi e le loro proprietà. Indice di rifrazione e definizione di diottro.

3 Le leggi della RIFLESSIONE e della RIFRAZIONE, angolo limite, prisma ottico.

4 Sistemi ottici e costruzione delle immagini, immagini reali e virtuali. Approssimazione di Gauss. Definizione di primo e secondo fuoco. Equazione dei punti coniugati di un diottro sferico. Coordinate di Newton, ingrandimento lineare trasversale, ingrandimento angolare, ingrandimento lineare longitudinale.

5 Lenti spesse e lenti sottili. Equazione dei punti coniugati di una lente sottile. Formula di Cartesio. Potere diottrico. Lenti convergenti e divergenti. Regole per la costruzione dell’immagine. Punti principali.

6 Gli specchi. Specchio sferico e equazione dei punti coniugati. Specchio piano.

7 Sistemi ottici centrati: fuochi, punti principali, punti nodali. Sistemi composti da due sistemi ottici centrati. Lenti spesse. Sistemi di due lenti.

9 Teoria degli errori.

10 Presentazione delle esperienze.

11 Colorimetria.

Elementi di Ottica Generale, Ferdinando Catalano, Editore Zanichelli

Esperimentazioni di Fisica, Ottica, Leonardo Merola, Liguori Editore

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 18/10/2021 al 28/01/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Le date d'esame verranno pubblicate a breve. In ogni caso si potranno tenere esami anche su richiesta dello studente.

 

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 18/10/2021 al 28/01/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Le date d'esame verranno pubblicate a breve. In ogni caso si potranno tenere esami anche su richiesta dello studente.

 

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA, XENON) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer        (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 20/09/2021 al 17/12/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Quelli previsti per l’iscrizione al I anno del Corso di Laurea in Fisica.

Questo corso rappresenta il primo approccio alla fenomenologia e ai modelli teorici della Fisica Classica. I principali argomenti trattati sono: cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti. Le conoscenze e il metodo acquisiti in questo corso sono propedeutici ai successivi corsi di fisica.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di cinematica e meccanica, evidenziando le problematiche connesse alle tecniche di misura, la potenza del metodo sperimentale e presentando sinteticamente l’evoluzione storica della meccanica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la dimostrazione di alcune relazioni tra grandezze fisiche e per la soluzione di problemi, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere gli studenti in condizione di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle lezioni ed alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella dimostrazione di un legge o nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

Il corso si svolge nel primo semestre e si articola in 48 ore (6 CFU) di lezione frontale e in 24 ore (2 CFU) di esercitazioni. Con le esercitazioni si intende preparare gli studenti alla risoluzione di problemi e quindi al superamento delle prove scritte d’esame.

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche ed esercitazioni, con l’ausilio di immagini. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in una prova scritta ed una orale. La prima deve essere superata con un punteggio di almeno 15/30. Il voto finale è determinato sulla base di un giudizio complessivo su entrambe le prove. Gli assenti il giorno fissato per la prova orale o coloro i quali rifiutano il voto finale devono rifare la prova scritta.
A metà ed alla fine del corso vengono proposte due prove scritte di esonero. Gli studenti che ottengono un punteggio di almeno 15/30 al primo esonero possono accedere al secondo. Se anche il voto del secondo esonero è almeno 15/30, lo studente non deve affrontare la prova scritta. La valutazione complessiva dei due esoneri viene equiparata al voto finale della prova scritta e si applicano quindi le regole sopra descritte. NOTA BENE: la valutazione complessiva dei due esoneri non è rigidamente la media aritmetica dei due voti. Il docente si riserva la possibilità di pesare diversamente le due prove di esonero.
 

Le date saranno definite a breve. Si prevede comunque la prima prova di esonero agli inizi di novembre e la seconda prima delle vacanze di Natale.

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), sistemi di unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione e posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Conservazione dell’energia nel caso di forze centrali. Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – Cenni alla gravitazione universale (5.1). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Forze viscose (5.7) e velocità limite (5.7.1). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2). Moto oscillatorio smorzato (5.7.2). Oscillazioni forzate (5.10, 5.10.1, 5.10.2).

Dinamica dei sistemi – Definizione e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

Urti – Caratterizzazione degli urti (8, 8.1) ed urti piani (8.1). Urti elastici tra masse sferiche (8.2) e di sfere contro pareti rigide (8.3). Urti anelastici (8.4).

Fluidi - Definizione di fluido (9.1), forze di superficie e forze di volume (9.2). Statica (9.3, 9.4, 9.5) e cinematica dei fluidi (9.7, 9.8).

 

I numeri tra parentesi indicano i paragrafi del manuale

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

FISICA I (FIS/01)
OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore del docente Paolo BERNARDINI in copresenza: 24.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 21/02/2022 al 03/06/2022)

Lingua

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Non sono richiesti prerequisiti

Il corso ha come obiettivo principale l’acquisizione di conoscenze e competenze di base nell’ambito dell'ottica geometrica

Conoscenze e comprensione. Possedere una solida preparazione con un ampio spettro di conoscenze dell’ottica geometrica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di utilizzare sistemi ottici.

Autonomia di giudizio. L’esposizione dei contenuti e delle argomentazioni sarà svolta in modo da migliorare la capacità dello studente di riconoscere dimostrazioni rigorose e individuare ragionamenti fallaci.

Abilità comunicative. La presentazione degli argomenti sarà svolta in modo da consentire l’acquisizione di una buona capacità di comunicare problemi, idee e soluzioni riguardanti l’ottica geometrica, sia dal punto di vista teorico che pratico.

Capacità di apprendimento. Saranno indicati argomenti da approfondire, strettamente correlati con l’insegnamento, al fine di stimolare la capacità di apprendimento autonomo dello studente.

lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio

L'esame orale consiste nella discussione delle esperienze di laboratorio

1 La luce: energia elettromagnetica che si propaga.

2 Propagazione della luce in Ottica Geometrica, i raggi luminosi e le loro proprietà. Indice di rifrazione e definizione di diottro.

3 Le leggi della RIFLESSIONE e della RIFRAZIONE, angolo limite, prisma ottico.

4 Sistemi ottici e costruzione delle immagini, immagini reali e virtuali. Approssimazione di Gauss. Definizione di primo e secondo fuoco. Equazione dei punti coniugati di un diottro sferico. Coordinate di Newton, ingrandimento lineare trasversale, ingrandimento angolare, ingrandimento lineare longitudinale.

5 Lenti spesse e lenti sottili. Equazione dei punti coniugati di una lente sottile. Formula di Cartesio. Potere diottrico. Lenti convergenti e divergenti. Regole per la costruzione dell’immagine. Punti principali.

6 Gli specchi. Specchio sferico e equazione dei punti coniugati. Specchio piano.

7 Sistemi ottici centrati: fuochi, punti principali, punti nodali. Sistemi composti da due sistemi ottici centrati. Lenti spesse. Sistemi di due lenti.

9 Teoria degli errori.

10 Presentazione delle esperienze.

11 Colorimetria.

Elementi di Ottica Generale, Ferdinando Catalano, Editore Zanichelli

Esperimentazioni di Fisica, Ottica, Leonardo Merola, Liguori Editore

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2020 al 29/01/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

  

Oltre alle date qua riportate, si possono anche tenere esami a richiesta dello studente.

10/02/2021 15:00

03/03/2021 15:00

15/06/2021 15:00

02/07/2021 15:00

27/07/2021 15:00

14/09/2021 15:00

06/10/2021 15:00

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA, XENON) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer        (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2020 al 29/01/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Oltre alle date qua riportate, si possono anche tenere esami a richiesta dello studente.

10/02/2021 15:00

03/03/2021 15:00

15/06/2021 15:00

02/07/2021 15:00

27/07/2021 15:00

14/09/2021 15:00

06/10/2021 15:00

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7], il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Tempi di permanenza e confinamento dei RC nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei RC nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e loro produzione in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei: SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. La supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA, XENON) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  • G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  • W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer        (1987, Berlin)
  • D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  • M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  • T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

Eventuali letture di approfondimento

Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande Collaboration) “Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos”, Phys. Rev. Letters 81 (1989) 1562

M. Ambrosio et al. (MACRO Collaboration) “Measurement of atmospheric neutrino-induced upgoing muon flux using MACRO”, Physics Letters B 434 (1998) 451

Q.R. Ahmad et al. (SNO Collaboration) “Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory”, Phys. Rev. Letters 89 (2002) 011301

K. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration) “Observation of a neutrino burst from the Supernova SN1987A”, Phys. Rev. Letters 58 (1987) 1490

IceCube Collaboration “Evidence ofr High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”, Science 342 (2013) 1242856

IceCube, Fermi-LAT, Magic … Collaborations “Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A”, Science 361 (2018) eaa1378

B.P. Abbott et al. (LIGO and Virgo Collaborations) “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 061102

B.P. Abbott et al. “Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”, Astrophys. Journal Letters 848 (2017) L13

E. Aprile et al. (XENON Collaboration) “Excess electronic recoil events in XENON1T”, Phys. Rev. D 102 (2020) 072004

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2020 al 18/12/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Quelli previsti per l’iscrizione al I anno del Corso di Laurea in Fisica.

Questo corso rappresenta il primo approccio alla fenomenologia e ai modelli teorici della Fisica Classica. I principali argomenti trattati sono: cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti. Le conoscenze e il metodo acquisiti in questo corso sono propedeutici ai successivi corsi di fisica.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di cinematica e meccanica, evidenziando le problematiche connesse alle tecniche di misura, la potenza del metodo sperimentale e presentando sinteticamente l’evoluzione storica della meccanica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la dimostrazione di alcune relazioni tra grandezze fisiche e per la soluzione di problemi, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere gli studenti in condizione di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle lezioni ed alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella dimostrazione di un legge o nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

Il corso si svolge nel primo semestre e si articola in 48 ore (6 CFU) di lezione frontale e in 24 ore (2 CFU) di esercitazioni. Con le esercitazioni si intende preparare gli studenti alla risoluzione di problemi e quindi al superamento delle prove scritte d’esame.

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche ed esercitazioni, con l’ausilio di immagini. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in una prova scritta ed una orale. La prima deve essere superata con un punteggio di almeno 15/30. Il voto finale è determinato sulla base di un giudizio complessivo su entrambe le prove. Gli assenti il giorno fissato per la prova orale o coloro i quali rifiutano il voto finale devono rifare la prova scritta.
A metà ed alla fine del corso vengono proposte due prove scritte di esonero. Gli studenti che ottengono un punteggio di almeno 15/30 al primo esonero possono accedere al secondo. Se anche il voto del secondo esonero è almeno 15/30, lo studente non deve affrontare la prova scritta. La valutazione complessiva dei due esoneri viene equiparata al voto finale della prova scritta e si applicano quindi le regole sopra descritte. NOTA BENE: la valutazione complessiva dei due esoneri non è rigidamente la media aritmetica dei due voti. Il docente si riserva la possibilità di pesare diversamente le due prove di esonero.
 

11 gennaio 2021, ore 9.30

8 febbraio 2021, ore 9.30

7 aprile 2021, ore 9.30

14 giugno 2021, ore 9.30

1. luglio 2021, ore 9.30

26 luglio 2021, ore 9.30

13 settembre 2021, ore 9.30

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), sistemi di unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione e posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Conservazione dell’energia nel caso di forze centrali. Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – Cenni alla gravitazione universale (5.1). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Forze viscose (5.7) e velocità limite (5.7.1). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2). Moto oscillatorio smorzato (5.7.2). Oscillazioni forzate (5.10, 5.10.1, 5.10.2).

Dinamica dei sistemi – Definizione e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

Urti – Caratterizzazione degli urti (8, 8.1) ed urti piani (8.1). Urti elastici tra masse sferiche (8.2) e di sfere contro pareti rigide (8.3). Urti anelastici (8.4).

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), sistemi di unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione e posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Conservazione dell’energia nel caso di forze centrali. Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – Cenni alla gravitazione universale (5.1). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Forze viscose (5.7) e velocità limite (5.7.1). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2). Moto oscillatorio smorzato (5.7.2). Oscillazioni forzate e risonanza (5.10, 5.10.1, 5.10.2).

Dinamica dei sistemi – Definizione e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

Urti – Caratterizzazione degli urti (8, 8.1) ed urti piani (8.1). Urti elastici tra masse sferiche (8.2) e di sfere contro pareti rigide (8.3). Urti anelastici (8.4).

 

I numeri tra parentesi indicano i paragrafi del manuale

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

FISICA I (FIS/01)
OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 23/02/2021 al 29/05/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Non sono richiesti prerequisiti

Il corso ha come obiettivo principale l’acquisizione di conoscenze e competenze di base nell’ambito dell'ottica geometrica. Le esercitazioni di laboratorio consistono in semplici esperienze. Per maggiore dettagli prendere visione della scheda informativa tenuta dal responsabile del corso (prof. Giovanni Buccolieri).

Conoscenze e comprensione. Possedere una solida preparazione nell'ambito dell’ottica geometrica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione. Essere in grado di utilizzare sistemi ottici.

Autonomia di giudizio. I contenuti e le dimostrazioni saranno affrontati avendo lo scopo di abituare lo studente a ragionamente rigorosi e ad evitare argomentazioni superficiali o addirittura fallaci.

Abilità comunicative. Si cercherà di sviluppare nello studente una buona capacità di esposizione di problemi, idee e soluzioni riguardanti l’ottica geometrica.

Capacità di apprendimento. Sarà suggerito l'approfondimento di alcuni argomenti, strettamente correlati con l’insegnamento, al fine di stimolare la capacità di apprendimento autonomo dello studente.

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio

L'esame orale consiste nella discussione delle esperienze di laboratorio

1 La luce: energia elettromagnetica che si propaga.

2 Propagazione della luce in Ottica Geometrica, i raggi luminosi e le loro proprietà. Indice di rifrazione e definizione di diottro.

3 Le leggi della RIFLESSIONE e della RIFRAZIONE, angolo limite, prisma ottico.

4 Sistemi ottici e costruzione delle immagini, immagini reali e virtuali. Approssimazione di Gauss. Definizione di primo e secondo fuoco. Equazione dei punti coniugati di un diottro sferico. Coordinate di Newton, ingrandimento lineare trasversale, ingrandimento angolare, ingrandimento lineare longitudinale.

5 Lenti spesse e lenti sottili. Equazione dei punti coniugati di una lente sottile. Formula di Cartesio. Potere diottrico. Lenti convergenti e divergenti. Regole per la costruzione dell’immagine. Punti principali.

6 Gli specchi. Specchio sferico e equazione dei punti coniugati. Specchio piano.

7 Sistemi ottici centrati: fuochi, punti principali, punti nodali. Sistemi composti da due sistemi ottici centrati. Lenti spesse. Sistemi di due lenti.

9 Teoria degli errori.

10 Presentazione delle esperienze.

11 Colorimetria.

Elementi di Ottica Generale, Ferdinando Catalano, Editore Zanichelli

Esperimentazioni di Fisica, Ottica, Leonardo Merola, Liguori Editore

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 14/10/2019 al 24/01/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

27 gennaio 2020, ore 15.30

24 febbraio 2020, ore 15.30

8 giugno 2020, ore 15.30

30 giugno 2020, ore 15.30

28 luglio 2020, ore 15.30

8 settembre 2020, ore 15.30

12 ottobre 2020, ore 15.30

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7] e il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Confinamento dei raggi cosmici nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione dei RC [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei raggi cosmici nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC cosmici alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e neutrini prodotti in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei  SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. Supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia con raggi cosmici – Possibile correlazione tra raggi cosmici di altissima energia (UHE) e nuclei galattici attivi [SPU 7.3, 7.11]. Cenni alle anisotropie nel flusso dei raggi cosmici [SPU 5.7, 7.3].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  •   G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  •   W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  •   D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  •   M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  •   T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 14/10/2019 al 24/01/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

27 gennaio 2020, ore 15.30

24 febbraio 2020, ore 15.30

8 giugno 2020, ore 15.30

30 giugno 2020, ore 15.30

28 luglio 2020, ore 15.30

8 settembre 2020, ore 15.30

12 ottobre 2020, ore 15.30

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7] e il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Confinamento dei raggi cosmici nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione dei RC [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei raggi cosmici nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC cosmici alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e neutrini prodotti in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei  SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. Supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia con raggi cosmici – Possibile correlazione tra raggi cosmici di altissima energia (UHE) e nuclei galattici attivi [SPU 7.3, 7.11]. Cenni alle anisotropie nel flusso dei raggi cosmici [SPU 5.7, 7.3].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali - Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Ipotesi sulla materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Misure dirette (esperimento DAMA-LIBRA) ed indirette [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed antiprotoni nel flusso dei raggi cosmici [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  •   G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  •   W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  •   D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  •   M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  •   T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

A. De Angelis, M. Pimenta "Introduction to Particle and Astroparticle Physics", Springer (Heidelberg, 2018)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Quelli previsti per l’iscrizione al I anno del Corso di Laurea in Fisica.

Questo corso rappresenta il primo approccio alla fenomenologia e ai modelli teorici della Fisica Classica. I principali argomenti trattati sono: cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti. Le conoscenze e il metodo acquisiti in questo corso sono propedeutici ai successivi corsi di fisica.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di cinematica e meccanica, evidenziando le problematiche connesse alle tecniche di misura, la potenza del metodo sperimentale e presentando sinteticamente l’evoluzione storica della meccanica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la dimostrazione di alcune relazioni tra grandezze fisiche e per la soluzione di problemi, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere gli studenti in condizione di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle lezioni ed alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella dimostrazione di un legge o nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

Il corso si svolge nel primo semestre e si articola in 48 ore (6 CFU) di lezione frontale e in 24 ore (2 CFU) di esercitazioni. Con le esercitazioni si intende preparare gli studenti alla risoluzione di problemi e quindi al superamento delle prove scritte d’esame.

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche ed esercitazioni, con l’ausilio di immagini. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in una prova scritta ed una orale. La prima deve essere superata con un punteggio di almeno 15/30. Il voto finale è determinato sulla base di un giudizio complessivo su entrambe le prove. Qualora la votazione conseguita nella prova scritta risulti sufficiente ( almeno 18/30 ) lo studente può rinunciare alla prova orale. L’esame viene comunque registrato nel giorno fissato per la prova orale, alla presenza del candidato. Nel caso di un voto allo scritto compreso tra 15 e 17/30, lo studente può sostenere la prova orale con l’obiettivo di ottenere ed eventualmente superare la sufficienza. Gli assenti il giorno fissato per la registrazione o coloro i quali rifiutano il voto finale devono rifare la prova scritta.
A metà ed alla fine del corso vengono proposte due prove scritte di esonero. Gli studenti che ottengono un punteggio di almeno 15/30 al primo esonero possono accedere al secondo. Se anche il voto del secondo esonero è almeno 15/30, lo studente non deve affrontare la prova scritta. La valutazione complessiva dei due esoneri viene equiparata al voto finale della prova scritta e si applicano quindi le regole sopra descritte. NOTA BENE: la valutazione complessiva dei due esoneri non è rigidamente la media aritmetica dei due voti. Il docente si riserva la possibilità di pesare diversamente le due prove di esonero. Lo studente che in uno degli esoneri abbia ottenuto un voto tra 15 e 17/30 deve obbligatoriamente sostenere la prova orale, indipendentemente dal voto dell'altro esonero.
 

13 e 14 gennaio 2020, ore 9.30

3 e 4 febbraio 2020, ore 9.30

22 e 23 aprile 2020, ore 9.30

3 e 4 giugno 2020, ore 9.30

29 e 30 giugno 2020, ore 9.30

27 e 28 luglio 2020, ore 9.30

7 e 8 settembre 2020, ore 9.30

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), sistemi di unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione e posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – Cenni alla gravitazione universale (5.1). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2).

Dinamica dei sistemi – Definizione e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

Urti – Caratterizzazione degli urti (8, 8.1) ed urti piani (8.1). Urti elastici tra masse sferiche (8.2) e di sfere contro pareti rigide (8.3). Urti anelastici (8.4).

Meccanica dei fluidi – Definizione e caraterristiche dei fluidi (9.1). Forze di volume e forze di superficie (9.2). Viscosità (9.2). Statica dei fluidi (9.3, 9.4). Principio di Archimede (9.4). Dinamica dei fluidi (9.7) e liquidi perfetti (9.8). Teorema di Bernoulli (9.8).

 

I numeri tra parentesi indicano i paragrafi del manuale

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

FISICA I (FIS/01)
OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Giovanni BUCCOLIERI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 56.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 17/02/2020 al 29/05/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Non sono richiesti prerequisiti

Il corso ha come obiettivo principale l’acquisizione di conoscenze e competenze di base nell’ambito dell'ottica geometrica. Le esercitazioni di laboratorio consistono in semplici esperienze. Per maggiore dettagli prendere visione della scheda informativa tenuta dal responsabile del corso (prof. Giovanni Buccolieri).

Conoscenze e comprensione. Possedere una solida preparazione nell'ambito dell’ottica geometrica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione. Essere in grado di utilizzare sistemi ottici.

Autonomia di giudizio. I contenuti e le dimostrazioni saranno affrontati avendo lo scopo di abituare lo studente a ragionamente rigorosi e ad evitare argomentazioni superficiali o addirittura fallaci.

Abilità comunicative. Si cercherà di sviluppare nello studente una buona capacità di esposizione di problemi, idee e soluzioni riguardanti l’ottica geometrica.

Capacità di apprendimento. Sarà suggerito l'approfondimento di alcuni argomenti, strettamente correlati con l’insegnamento, al fine di stimolare la capacità di apprendimento autonomo dello studente.

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio

L'esame orale consiste nella discussione delle esperienze di laboratorio

1 La luce: energia elettromagnetica che si propaga.

2 Propagazione della luce in Ottica Geometrica, i raggi luminosi e le loro proprietà. Indice di rifrazione e definizione di diottro.

3 Le leggi della RIFLESSIONE e della RIFRAZIONE, angolo limite, prisma ottico.

4 Sistemi ottici e costruzione delle immagini, immagini reali e virtuali. Approssimazione di Gauss. Definizione di primo e secondo fuoco. Equazione dei punti coniugati di un diottro sferico. Coordinate di Newton, ingrandimento lineare trasversale, ingrandimento angolare, ingrandimento lineare longitudinale.

5 Lenti spesse e lenti sottili. Equazione dei punti coniugati di una lente sottile. Formula di Cartesio. Potere diottrico. Lenti convergenti e divergenti. Regole per la costruzione dell’immagine. Punti principali.

6 Gli specchi. Specchio sferico e equazione dei punti coniugati. Specchio piano.

7 Sistemi ottici centrati: fuochi, punti principali, punti nodali. Sistemi composti da due sistemi ottici centrati. Lenti spesse. Sistemi di due lenti.

9 Teoria degli errori.

10 Presentazione delle esperienze.

11 Colorimetria.

Elementi di Ottica Generale, Ferdinando Catalano, Editore Zanichelli

Esperimentazioni di Fisica, Ottica, Leonardo Merola, Liguori Editore

OTTICA GEOMETRICA CON LABORATORIO (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 15/10/2018 al 25/01/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintillatori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7] e il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Confinamento dei raggi cosmici nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione dei RC [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei raggi cosmici nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC cosmici alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le possibili interazioni col fondo cosmico a 2.7 K [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e neutrini prodotti in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei SuperKamiokande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. Cenni all'esperimento Kamland [SPU 12.5], alle oscillazioni dei neutrini nella materia ed alle condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. Supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime osservazioni di neutrini astrofisici [SPU 10.9] in coincidenza con un segnale gamma [Science, 361 (2018) eaat1378]

Astronomia con raggi cosmici – Possibile correlazione tra raggi cosmici di altissima energia (UHE) e nuclei galattici attivi [SPU 7.3, 7.11].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti gamma galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti gamma extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali (cenni) - Potenza emessa da un quadropolo gravitazionale [PER 6.13]. Evidenza dell'emissione di onde gravitazionali dal sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Rivelazione dei WIMP (esperimento DAMA-LIBRA) [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed elettroni cosmci [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  •   G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  •   W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  •   D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  •   M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  •   T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 15/10/2018 al 25/01/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

Pur non essendoci vere e proprie propedeuticità, si presuppone che gli studenti abbiano una certa conoscenza della fisica delle particelle elementari. In particolare risulta utile aver frequentato i corsi “Fisica Nucleare e Subnucleare” (laurea triennale) e “Fenomenologia delle Particelle Elementari” (laurea magistrale).

Col termine "Fisica Astroparticellare" si indica quell'insieme di studi, attività sperimentali e indagini teoriche, al confine tra l'astrofisica, la cosmologia e la fisica delle particelle elementari. Da una parte, la strumentazione e i metodi tipici degli esperimenti ai grandi acceleratori vengono utilizzati nella ricerca di segnali provenienti dallo spazio esterno. Dall'altra, nell'universo vengono prodotte particelle (neutrini, protoni, raggi gamma) di altissima energia e la disponibilità di tali fasci naturali permette di eseguire misure diversamente impensabili in laboratorio. Infatti molti ritengono che i segnali di nuova fisica verranno dalle astroparticelle e non dagli acceleratori costruiti dall’uomo.

Gli studi di fisica astroparticellare sono in continua, rapida ed entusiasmante evoluzione e il corso intende fornire un quadro abbastanza completo e continuamente aggiornato di tali studi. Le principali tematiche, trattate sia da un punto di vista fenomenologico che strettamente sperimentale, sono: la fisica dei raggi cosmici, i neutrini solari ed atmosferici, l’astronomia gamma e neutrinica, le onde gravitazionali e la materia oscura.

Alla fine del corso gli studenti …

- avranno acquisito una conoscenza abbastanza approfondita ed aggiornata dei principali settori della fisica astroparticellare (conoscenze e comprensione)

- saranno in grado di comprendere i risultati dei principali esperimenti di fisica astroparticellare, interpretare grafici e dati numerici, in relazione ai modelli fisici proposti (capacità di applicare conoscenze e comprensione)

- sapranno valutare la significatività dei dati sperimentali, sempre in relazione al modello fisico che si intende confermare o viceversa smentire (autonomia di giudizio)

- saranno in grado di presentare in maniera sintetica, ma completa i risultati dei diversi esperimenti, utilizzando disegni schematici dei rivelatori e rappresentazioni grafiche delle misure (abilità communicative)

- avranno ben chiaro che la fisica astroparticellare è una branca della fisica in continua evoluzione e potranno seguirne autonomamente gli sviluppi futuri (capacità di apprendimento)

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche, con l’ausilio di immagini e filmati. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in un colloquio nel quale il candidato deve trattare due argomenti del programma, uno a sua scelta, l’altro indicato dalla commissione durante il colloquio stesso.

Il dott. Antonio Surdo (Istituto Nazionale Fisica Nucleare. Lecce) introduce il corso con alcune lezioni sulle principali tecniche di rivelazione utilizzate in fisica astroparticellare.

Introduzione – Generalità sulla fisica astroparticellare [SPU 1.1].

Tecniche di rivelazione [SPU 3.1, 3.2, 3.3, 3.4] - L'interazione radiazione-materia (sezione d'urto, diffusione elastica e perdite d'energia, formula di Bethe-Bloch) [LEO 2]. Multiplo scattering. Emissione di luce Cerenkov. L’interazione dei fotoni con la materia (effetto fotoelettrico, effetto Compton e produzione di coppia) [LEO 2]. Sviluppo di sciami in atmosfera, modello di Heitler [SPU 4.3.1]. Rivelatori a ionizzazione (multiple counters, drift chambers, scintil-latori) [LEO 6]. Rivelatori per misure dirette (spettrometri e calorimetri). Rivelatori al suolo per sciami estesi (ARGO-YBJ, Pierre Auger Observatory) [SPU 4.6, 7.6, 7.8, 9.2] e telescopi Cerenkov [SPU 9.1].

Raggi cosmici (RC) – Introduzione [SPU 1.2]. La scoperta dei RC [SPU 2.1] e nuove particelle [SPU 2.2, 2.3]. Generalità sullo spettro dei RC [SPU 2.5, 2.6]. I RC nella galassia [SPU 2.7]. Cenni ai RC dal Sole [SPU 2.8]. Effetti del campo geomagnetico [SPU 2.9]. Densità di energia nella galassia [SPU 2.10] e considerazioni energetiche sui RC [SPU 2.11]. Cenni circa il rivelatore AMS-02 [SPU 3.5]. Composizione elementale dei RC [SPU 3.6, 3.7] e il fenomeno della spallazione [SPU 5.1]. Cenni sulle tecniche di datazione [SPU 5.2, BEN III.3]. Confinamento dei raggi cosmici nella galassia (leaky box) [SPU 5.4, 5.5]. Meccanismi stocastici di accelerazione dei RC [SPU 6.1, 6.4]: gli specchi magnetici e i due modelli di Fermi. Energia massima da supernova [SPU 6.3].

Sciami in atmosfera - Interazione dei raggi cosmici nell'atmosfera terrestre e produzione di sciami [SPU 4.1, 11.4]. Struttura dell’atmosfera [SPU 4.2]. Sciami elettromagnetici [SPU 4.3] e sciami adronici [SPU 4.4]. Il flusso dei RC al ginocchio [SPU 4.9]. I RC cosmici alle energie più alte [SPU 7.3, 7.4] e le perdite energetiche ipotizzate [SPU 7.5]. Misure e modelli dello spettro dei RC alle energie più alte [SPU 7.9, 7.10].

Neutrini atmosferici – Neutrini dal decadimento dei mesoni carichi [SPU 11.3] e neutrini prodotti in atmosfera [SPU 11.7]. Il fenomeno delle oscillazioni [SPU 11.8]. Esperimenti sotterranei  SuperKamio-kande e Macro [SPU 11.9]. Cenni ad altri esperimenti su lunga base [SPU 11.10].

Neutrini solari - Modelli solare, cicli di fusione nucleare e neutrini [SPU 12.1, 12.2]. Esperimenti dedicati [SPU 12.3]. La misura del Sudbury Neutrino Observatory [SPU 12.4]. L’esperimento Kamland [SPU 12.5]. Cenni alle oscillazioni dei neutrini nella materia e condizioni di risonanza [SPU 12.6, 12.7].

Neutrini da supernova – Cenni alla fisica delle supernovae [SPU 12.10, 12.11]. Neutrini da supernova [SPU 12.12]. Supernova 1987A [SPU 12.13] e limite sulla massa dei neutrini [PER 7.9, STA 3.1.4].

Astronomia a molti messaggeri – Connessioni tra RC, neutrini e gamma [SPU 10.1]. Diversi meccanismi di emissione gamma: adronici [SPU 8.2, 8.3] e leptonici [SPU 8.4].

Astronomia neutrinica – Rivelazione di neutrini astrofisici anche grazie ad array di superficie [SPU 10.1, 10.2, 10.3]. Cenni ai flussi attesi di neutrini [SPU 10.4]. Telescopi operativi e progetti futuri [SPU 10.7]. Prime misure di neutrini astrofisici [SPU 10.9]. Stato delle osservazioni col rivelatore Icecube [http://icecube.wisc.edu/science/ highlights/neutrino_astronomy].

Astronomia con raggi cosmici – Possibile correlazione tra raggi cosmici di altissima energia (UHE) e nuclei galattici attivi [SPU 7.3, 7.11]. Cenni alle anisotropie nel flusso dei raggi cosmici [SPU 5.7, 7.3].

Astronomia gamma – Introduzione [SPU 8.1]. Tecniche di rivelazione: satelliti [SPU 8.5, 8.6], telescopi Čerenkov [SPU 9.1] ed EAS array [SPU 9.2]. Cenni alle sorgenti gamma galattiche [SPU 8.7, 8.8, 8.9, 9.3, 9.4]. La nebulosa del Granchio [SPU 9.5]. La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici [SPU 9.6, 9.7, 9.8]. Cenni alle sorgenti gamma extragalattiche [SPU 9.9, 9.10, 9.11, 9.12].

Onde gravitazionali (cenni) - Potenza emessa da un quadropolo gravitazionale (analogia col quadrupolo elettrico) [PER 6.13]. Cenni alle misure sul sistema binario PSR 1913+16 [PER 6.14]. Rivelazione delle onde gravitazionali: barre risonanti, interferometri [PER 6.15]. Le misure di LIGO e VIRGO [PRL 116 (2016) 061102]. Contemporanea osservazione di onde gravitazionali e Gamma Ray Burst [arXiv:1710.05834,www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817]

Materia Oscura - Effetti gravitazionali ed evidenza della materia oscura [SPU 13.3]. Cenni al lensing gravitazionale [PER 4.2] ed al microlensing [PER 4.3] per la ricerca di materia oscura barionica. Materia oscura non barionica [SPU 13.4, 13.5; PER 4.6]. Rivelazione dei WIMP (esperimento DAMA-LIBRA) [SPU 13.8, 13.9]. Anomalie nelle misure di positroni ed elettroni [SPU 3.9, 13.9].

Bibliografia

  •   G. BENdiscioli “Fenomeni radioattivi”, La Goliardica Pavese (2000)
  •   W.R. LEO "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer (1987, Berlin)
  •   D. PERkins "Particle Astrophysics", Oxford University Press (2003, Oxford)
  •   M. SPUrio “Particles and Astrophysics”, Springer (2015, Heidelberg)
  •   T. STAnev "High Energy Cosmic Rays", Springer (2004, Berlin)

M. Spurio ”Particles and Astrophysics”, Springer (Heidelberg, 2015)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Giuseppe MARUCCIO

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 18/02/2019 al 31/05/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Sede Lecce

Le esercitazioni riguardano esercizi di cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti, dinamica dei fluidi, termologia, gas ideali e trasformazioni termodinamiche.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di meccanica e termodinamica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la soluzione di esercizi relativi alla meccanica ed alla termodinamica, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere in condizioni gli studenti di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

Il corso di esercitazioni si svolge nel secondo semestre e si articola in 24 ore (2 CFU). All'inizio della lezione il docente svolge alcuni esercizi, successivamente sono gli studenti stessi a svolgere gli esercizi, in collaborazione tra loro e col docente.

FISICA I (FIS/01)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Quelli previsti per l’iscrizione al I anno del Corso di Laurea in Fisica.

Questo corso rappresenta il primo approccio alla fenomenologia e ai modelli teorici della Fisica Classica. I principali argomenti trattati sono: cinematica e dinamica del punto materiale, sistemi di riferimento, principi di conservazione, sistemi di masse puntiformi, urti. Le conoscenze e il metodo acquisiti in questo corso sono propedeutici ai successivi corsi di fisica.

Conoscenze e comprensione: fornire una conoscenza adeguata di cinematica e meccanica, evidenziando le problematiche connesse alle tecniche di misura, la potenza del metodo sperimentale e presentando sinteticamente l’evoluzione storica della meccanica.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: fornire le conoscenze e la metodologia per la dimostrazione di alcune relazioni tra grandezze fisiche e per la soluzione di problemi, utilizzando gli opportuni strumenti matematici.

Autonomia di giudizio: grazie al gran numero di esercizi svolti in aula ed all’analisi dimensionale, mettere in condizioni gli studenti di riconoscere una procedura scorretta.

Abilità communicative: facendo partecipare in prima persona gli studenti alle lezioni ed alle esercitazioni, metterli nelle condizioni di presentare nel miglior modo la procedura seguita e i risultati ottenuti nella dimostrazione di un legge o nella soluzione di un esercizio.

Capacità di apprendimento: fare in modo che alla fine del corso gli studenti siano in grado, in autonomia, di studiare nuovi argomenti di fisica e di risolvere gli esercizi attinenti

Il corso si svolge nel primo semestre e si articola in 48 ore (6 CFU) di lezione frontale e in 24 ore (2 CFU) di esercitazioni. Con le esercitazioni si intende preparare gli studenti alla risoluzione di problemi e quindi al superamento delle prove scritte d’esame.

Il corso si sviluppa in lezioni cattedratiche ed esercitazioni, con l’ausilio di immagini. Domande e interventi da parte degli studenti sono ben accetti ed anzi stimolati.

L’esame finale consiste in una prova scritta ed una orale. La prima deve essere superata con un punteggio di almeno 15/30. Il voto finale è determinato sulla base di un giudizio complessivo su entrambe le prove. Qualora la votazione conseguita nella prova scritta risulti sufficiente ( almeno 18/30 ) lo studente può rinunciare alla prova orale. L’esame viene comunque registrato nel giorno fissato per la prova orale, alla presenza del candidato. Nel caso di un voto allo scritto compreso tra 15 e 17/30, lo studente può sostenere la prova orale con l’obiettivo di ottenere ed eventualmente superare la sufficienza. Gli assenti il giorno fissato per la registrazione o coloro i quali rifiutano il voto finale devono rifare la prova scritta.
A metà ed alla fine del corso vengono proposte due prove scritte di esonero. Gli studenti che ottengono un punteggio di almeno 15/30 al primo esonero possono accedere al secondo. Se anche il voto del secondo esonero è almeno 15/30, lo studente non deve affrontare la prova scritta, la valutazione complessiva dei due esoneri viene equiparata al voto finale della prova scritta e si applicano quindi le regole sopra descritte. NOTA BENE: la valutazione complessiva dei due esoneri non è rigidamente la media aritmetica dei due voti. Il docente si riserva la possibilità di pesare diversamente le due prove di esonero.
 

Introduzione – Il metodo scientifico (1.1). Definizione operativa delle grandezze fisiche (1.2), sistemi di unità di misura ed analisi dimensionale (1.3).

Cinematica del punto materiale – Definizione e posizione (2.1). Sistemi cartesiani di riferimento e gradi di libertà (2.1). Definizione di vettore, componenti e versori (2.2), operazioni sui vettori (2.4). Coordinate polari (E.2.6). Legge oraria del punto materiale e traiettoria (2.5). Moto circolare uniforme (E.2.7). Velocità media (2.6).

Digressione matematica (I) e grandezze cinematiche – Limite di una funzione e proprietà dei limiti (2.7). Derivata (2.8). Derivata di vettori (2.9). Velocità ed accelerazione istantanee, moto circolare, formula di Poisson (2.9). Moti piani (2.10) e legge oraria (2.11). Moto dei proiettili (2.11). Moti circolari.

Dinamica del punto materiale – Principio di relatività e covarianza (3.1). Dinamometro e definizione statica di forza (3.2). Carattere vettoriale delle forze (3.2). Sistemi di riferimento inerziali e cenni al pendolo di Foucalt (3.3). Principio di inerzia (3.4). Forza ed accelerazione (3.5), massa inerziale (3.5, 3.6) e massa gravitazionale (3.6), la bilancia (3.6). Distinzione tra massa e peso (3.6). Secondo principio della dinamica (3.6, 3.7) e definizione dinamica di forza (3.7). Cenni alle interazioni fondamentali (3.8). Esempi di forze: forza peso (5.4), forze elastiche (5.6), vincoli (5.8). attriti (5.9, 5.9.1, 5.9.2). Trasformazioni galileiane nel caso di assi allineati (3.9, tralasciando la trattazione matriciale), invarianza dell’accelerazione e covarianza del secondo principio (3.9). Sistemi non inerziali e forze apparenti (3.10). Cenni all'accelerazione di trascinamento e a quella di Coriolis (3.10). Anticipazione del terzo principio della dinamica (6.2).

Digressione matematica (II) – Cenni sugli infinitesimi (4.1) e i differenziali (4.2). Gli integrali (4.3). Gli integrali di linea (4.7). Cenni a derivate parziali e differenziali (4.8.1, 4.8.2).

Relazioni tra grandezze cinematiche e dinamiche - Impulso e quantità di moto (4.4). Urto elastico (E.4.7). Momento angolare e momento della forza (4.5). Teorema del momento angolare e pendolo semplice (4.5). Oscillatore armonico (E.4.8).

Energia – Lavoro delle forze (4.6) e teorema dell’energia cinetica (4.6). Calcolo del lavoro e campi di forze (4.7). Forze conservative e funzione potenziale (4.8). Calcolo della funzione potenziale (4.8.3). Conservazione dell’energia meccanica (4.9). Condizioni di equilibrio del punto materiale (4.11). Potenza (4.12).

Leggi delle forze – Cenni alla gravitazione universale (5.1). Forze elastiche, limitatamente alla legge di Hooke (5.6). Reazioni vincolari (5.8). Forze d’attrito (5.9) statico (5.9.1) e dinamico (5.9.2). Moto oscillatorio smorzato (5.7.2). Oscillazioni forzate e risonanze (5.10.2).

Dinamica dei sistemi – Definizione e leggi fondamentali (6.1). Terzo principio della dinamica (6.2). Centro di massa (6.3). Equazioni cardinali e moto del centro di massa (6.4). Significato del momento angolare (6.5). Sistemi a massa variabile (6.7). Teorema di Koenig (6.8). Definizione di baricentro (6.9).

Urti – Caratterizzazione degli urti (8, 8.1) ed urti piani (8.1). Urti elastici tra masse sferiche (8.2) e di sfere contro pareti rigide (8.3). Urti anelastici (8.4).

 

I numeri tra parentesi indicano i paragrafi del manuale

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

G. Mencuccini, V. Silvestrini “Fisica – Meccanica, Termodinamica”, Casa Editrice Ambrosiana (Rozzano, Milano, 2016)

Eventualmente consultare anche il manuale:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker “Fondamenti di Fisica – Meccanica, Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana (Milano)

FISICA I (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 16/10/2017 al 26/01/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

Il materiale didattico e le informazioni per gli studenti sono pubblicate nell'insegnamento FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)   relativo al Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 16/10/2017 al 26/01/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 19/02/2018 al 01/06/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Sede Lecce

FISICA I (FIS/01)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

FISICA I (FIS/01)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 17/10/2016 al 03/02/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 17/10/2016 al 03/02/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA I

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Paolo BERNARDINI

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 48.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2016 al 16/12/2016)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

FISICA I (FIS/01)
FISICA I

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Giuseppe MARUCCIO

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

  Ore erogate dal docente Paolo BERNARDINI: 24.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 20/02/2017 al 01/06/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Sede Lecce

FISICA I (FIS/01)
FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2015 al 22/01/2016)

Lingua ITALIANO

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce

FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI (FIS/04)
FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2015 al 22/01/2016)

Lingua ITALIANO

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce

FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2015 al 22/01/2016)

Lingua

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce - Università degli Studi

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/10/2015 al 22/01/2016)

Lingua

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce - Università degli Studi

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)
FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 20/10/2014 al 23/01/2015)

Lingua

Percorso ASTROFISICA E FISICA TEORICA (A63)

Sede Lecce - Università degli Studi

FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI (FIS/04)
FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 20/10/2014 al 23/01/2015)

Lingua

Percorso FISICA TEORICA E DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A27)

Sede Lecce - Università degli Studi

FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI (FIS/04)
FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 1

Semestre Primo Semestre (dal 20/10/2014 al 23/01/2015)

Lingua

Percorso FISICA SPERIMENTALE DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A64)

Sede Lecce - Università degli Studi

FENOMENOLOGIA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI (FIS/04)
FISICA ASTROPARTICELLARE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/04

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 20/10/2014 al 23/01/2015)

Lingua

Percorso FISICA TEORICA E DELLE INTERAZIONI FONDAMENTALI (A27)

Sede Lecce - Università degli Studi

FISICA ASTROPARTICELLARE (FIS/04)

Tesi

Caratterizzazione di rivelatori al silicio - Laurea triennale in fisica - Durata: 2 mesi

Esame in laboratorio delle performance di fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) ed individuazione delle condizioni ottimali di lavoro.

Composizione chimica dei raggi cosmici – Laurea magistrale in fisica – Durata: 6 mesi

Disponibile una tesi di laurea sulla composizione elementale dei raggi cosmici. Conoscenze pregresse sulla rivelazione delle particelle elementari e sulla fisica dei raggi cosmici sono auspicabili, ma non indispensabili.

Interazioni neutriniche – Laurea magistrale in fisica – Durata: 6 mesi

Disponibile una tesi di laurea sulla ricostruzione di eventi innescati da interazioni neutriniche, misurando in particolare il momento e la carica delle particelle prodotte, grazie alla presenza di un campo magnetico. Conoscenze pregresse sulla rivelazione delle particelle elementari e sull’analisi dei dati sono auspicabili, ma non indispensabili.

Caratterizzazione di un modulo del calorimetro SAND – Laurea magistrale in fisica – Durata: 6 mesi

L'esperimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) è in realizzazione negli Stati Uniti ed è finalizzato ad indagare la violazione della simmetria carica/parità nel settore dei neutrini. Un elemento di DUNE è il calorimetro SAND, da utilizzare come Near Detector a Fermilab, nei pressi di Chicago. Questa tesi è rivolta alla caratterizzazione di un modulo (piombo + fibre scinitllanti) di test del calorimetro SAND. In particolare si intende confrontare la lettura del segnale luminoso con fototubi con quella con SiPM.

L'Italia e la quinta conferenza Solvay – Laurea magistrale in fisica – Durata: 6 mesi

La conferenza Solvay del 1927 rappresenta uno spartiacque nella storia della fisica, infatti segna l’affermarsi della meccanica quantistica nell’interpretazione della scuola di Copenaghen. Alla conferenza parteciparono 29 scienziati (una sola donna, nessun italiano), di questi 17 avevano o avrebbero ricevuto il premio Nobel. Obiettivo della tesi è indagare sulla marginalità della fisica italiana nel 1927, ben presto superata negli anni successivi, grazie alle ricerche di Fermi, Maiorana e tanti altri.

 

Pubblicazioni

Sono autore di oltre 170 articoli su rivista. Qui sono riportate le pubblicazioni più recenti.

L'elenco completo è comunque disponibile nel file allegato oppure su IRIS.

[161] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Design, construction and operation of the ProtoDUNE-SP Liquid Argon TPC”, Journal of Instrumentation 17 (2022) P01005, anche arXiv:2108.01902

[162] F. Alemanno et al. (DAMPE Collaboration), Yun-Feng Liang ”Search for gamma-ray spectral lines with the DArk Matter Particle Explorer”, Science Bulletin 67 (2022) 679

[163] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Low exposure long-baseline neutrino oscillation sensitivity of the DUNE experiment”, Physical Review D 105 (2022) 072006

[164] F. Alemanno et al. (DAMPE Collaboration) ”Search for relativistic fractionally charged particles in space”, Physical Review D 106 (2022) 063026

[165] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Separation of track- and shower-like energy deposits in ProtoDUNE-SP using a convolutional neural network”, European Physical Journal C 82 (2022) 903

[166] F. Alemanno et al. (DAMPE Collaboration) ”Detection of spectral hardening in cosmic-ray Boron-to-Carbon and Boron-to-Oxygen flux ratios”, Science Bulletin 67 (2022) 216

[167] Axikegul et al. (ARGO-YBJ Collaboration) ”Cosmic ray shower rate variations detected by the ARGO-YBJ experiment during thunderstorms”, Physical Review D 106 (2022) 022008

[168] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Highly-parallelized simulation of a pixelated LArTPC on a GPU”, Journal of Instrumentation 18 (2023) P04034

[169] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Identification and reconstruction of low-energy electrons in the ProtoDUNE-SP detector”, Phys. Rev. D 107 (2023) 092012

[170] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Impact of cross-section uncertainties on supernova neutrino spectral parameter fitting in the Deep Underground Neutrino Experiment”, Phys. Review D 107 (2023) 112012

[171] A. Abed Abud et al. (DUNE Collaboration) ”Reconstruction of interactions in the ProtoDUNE-SP detector with Pandora”, European Physical Journal C 618 (2023) 618

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Temi di ricerca

La mia ricerca si svolge nell'ambito dei programmi dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Mi interesso di fisica dei raggi cosmici a energie comprese tra le decine di GeV e circa 100 TeV, partecipando all'esperimento italo-cinese DAMPE che raccoglie dati grazie ad un rivelatore in orbita dal dicembre 2015. Fino al 2013 ho partecipato ad un altro esperimento italo-cinese, denominato ARGO-YBJ che utilizzava un rivelatore di grande superficie, posto a 4300 m di quota, sull'altopiano tibetano.

Mi interesso anche di fisica del neutrino e faccio parte della collaborazione internazionale DUNE che ha in programma di studiare la gerarchia di massa e  la violazione di CP nel settore dei neutrini, con misure su lunga-base. In passato ho contribuito alla misura del flusso di neutrini atmosferici, partecipando all'esperimento italo-americano MACRO, nei laboratori sotterranei del Gran Sasso. Tale misura aprì la strada alla rivoluzionaria ipotesi, oggi pienamente accettata, che i neutrini oscillino e siano dotati di massa.