• 094959 - LABORATORIO DI FISICA DEL NUCLEO

L’insegnamento mira ad integrare ed approfondire la conoscenza di tematiche proprie della fisica nucleare mediante un’ottica ed un approccio prevalentemente sperimentali. A tal fine è previsto un ampio spazio dedicato alle attività di laboratorio. All’introduzione e discussione delle principali quantità fisiche d’interesse fa seguito la classificazione e rappresentazione dei radionuclidi, la caratterizzazione sperimentale dei processi dinamici di decadimento radioattivo, l’analisi dettagliata delle evidenze sperimentali e del confronto con la previsione teorica. 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.

Lo studente:
* riconosce, distingue e sa analizzare i principali aspetti e problematiche associati alla fisica nucleare sperimentale e gli strumenti fisico-matematici ed operativi necessari per la caratterizzazione delle proprietà fisiche dei nuclei
* conosce i concetti e le quantità fisiche di base della fisica e della dosimetria delle radiazioni, alcuni elementi utili alla descrizione degli effetti biologici delle radiazioni, ed aspetti fondamentali di radioprotezione
* è in grado di applicare i metodi della fisica nucleare sperimentale, elaborare i dati prodotti da un esperimento ed analizzare le informazioni ottenute al fine di ottenere una descrizione il più possibile dettagliato dei principali processi fisici di decadimento
* è in grado di selezionare e condurre un’attività sperimentale di fisica nucleare in sostanziale autonomia, rappresentare i dati prodotti in modo appropriato e discutere criticamente i risultati ottenuti, utilizzando un linguaggio e una terminologia corretta ed appropriata dal punto di vista scientifico.

L’insegnamento, mediante lezioni teoriche e laboratori pratici di caratterizzazione ed analisi, tratta i seguenti argomenti:

• Concetto di sezione d’urto. Introduzione al concetto di sezione d’urto totale e differenziale, impiego di tale quantità nella fisica del nucleo e delle radiazioni. Descrizione delle principali tipologie di sezione d’urto.
• 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.
• 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 caratterizzazione 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.

Per la frequenza dell'insegnamento è necessaria una familiarità con gli argomenti trattati in insegnamenti equivalenti a quelli di Fisica del Nucleo.

L'esame consiste in una prova pratica di laboratorio ed una prova orale.

La prova pratica valuterà la capacità di:
- selezionare e condurre in sostanziale autonomia un esperimento di fisica nucleare finalizzato alla caratterizzazione di un radionuclide emettitore alfa, beta e/o gamma;
- elaborare dati sperimentali derivanti da un esperimento di fisica nucleare in modo appropriato mediante strumenti di analisi e di calcolo adeguati;
- discutere i risultati sperimentali ottenuti in modo critico e rigoroso applicando nel modo più esteso ed approfondito possibile i concetti di fisica nucleare appresi; 
- presentare in modo efficace l’intera attività sperimentale mediante una relazione tecnica.

La prova orale valuterà la capacità di:
- cogliere ed interpretare il significato fisico delle principali quantità fisiche utilizzate nell’ambito della fisica e della dosimetria delle radiazioni;
- applicare le grandezze proprie della radioprotezione e i limiti operativi associati.