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L’insegnamento intende approfondire tematiche proprie della fisica nucleare secondo un approccio finalizzato alla descrizione dei processi dinamici di decadimento radioattivo e reazione nucleare, all’introduzione e comprensione delle quantità fisiche d’interesse, alla classificazione e rappresentazione dei radionuclidi, alla dimostrazione sperimentale di alcune proprietà e comportamenti descritti in ambito teorico. L’insegnamento prevede inoltre l’introduzione di concetti fondamentali nell’ambito della fisica delle radiazioni ionizzanti, in particolare della dosimetria delle radiazioni, mediante la definizione delle quantità fisiche più significative e lo studio del loro impiego nella caratterizzazione e valutazione della sicurezza di campi di radiazione. In generale l’insegnamento si caratterizza per l’ampio spazio dedicato ad attività sperimentale.
Programma dettagliato
Modello atomico nucleare e scattering coulombiano. Descrizione dell’esperienza di Geiger e Marsden. Analisi quantitativa dello scattering coulombiano mediante il modello non relativistico di Rutherford. Impiego dello scattering di Rutherford negli esperimenti di fisica nucleare. Scattering di Rutherford nella fisica delle radiazioni.
Concetto di sezione d’urto. Introduzione al concetto di sezione d’urto, totale e differenziale, e impiego di tale quantità nell’analisi degli esperimenti di fisica del nucleo e delle reazioni nucleari. Descrizione delle principali tipologie di sezione d’urto.
Il decadimento radioattivo. Caratteristiche del processo stocastico di decadimento radioattivo. Legge fondamentale del decadimento. Definizione delle quantità principali definite per descrivere il decadimento. Branching di decadimento. Radioattività per attivazione e catene di decadimenti radioattivi. Radioattività naturale. Tecniche di analisi basate sul processo di decadimento radioattivo.
Decadimenti alfa, beta e gamma. Richiami alla teoria e analisi della sistematica degli radionuclidi emettitori. Principi di conservazione applicati ai processi di decadimento. Analisi delle catene di decadimento. Processi di decadimento alternativi. Analisi approfondita di schemi di decadimento radioattivo.
Tavola dei nuclidi. Descrizione della tavola di Segre e sue applicazioni. Rappresentazione dei radionuclidi di vario genere. Analisi ed impiego di tavole dei nuclidi complesse.
Campi di radiazioni. Introduzione alla spettrometria, spettri differenziali e spettri integrali. Applicazione dello spettrometria all’analisi nucleare. Principali grandezze radiometriche per la caratterizzane di campi di radiazioni.
Elementi di dosimetria. Effetti dell’interazione radiazione-tessuto. Introduzione al concetto di dose assorbita, definizione e limiti. Diversa radiosensibilità dei tessuti. Concetto e definizione di dose efficace. Limiti di dose in campo lavorativo.
Prerequisiti e altre informazioni
Per la frequenza dell'insegnamento è necessaria una familiarità con gli argomenti trattati nel corso di Fisica del Nucleo offerto dal Politecnico di Milano o insegnamenti equivalenti.
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