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Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 052602 - LABORATORIO DI FISICA DELLE PARTICELLE
Docente Passoni Matteo
Cfu 2.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare
Didattica innovativa L'insegnamento prevede  1.0  CFU erogati con Didattica Innovativa come segue:
  • Blended Learning & Flipped Classroom
  • MOOC

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (478) NUCLEAR ENGINEERING - INGEGNERIA NUCLEARE*AZZZZ052602 - LABORATORIO DI FISICA DELLE PARTICELLE

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire una conoscenza introduttiva della fisica delle particelle, ottenuta ampliando e sviluppando opportunamente alcuni degli argomenti già introdotti nell'ambito dell'insegnamento Fisica del nucleo (cod. 094893 o 094960), di cui questo insegnamento costituisce un possibile, naturale completamento. Ci si propone, in particolare, di sviluppare in modo organico la fenomenologia e i possibili schemi di classificazione delle particelle. Inoltre, si approfondiranno alcuni aspetti legati alla descrizione della struttura interna degli adroni (in particolare, il modello a quark) e delle interazioni fondamentali (debole, forte, teorie di gauge). Vengono introdotti alcuni elementi di didattica innovativa (Blended/Flipped e MOOC) per lo sviluppo di alcuni degli argomenti e per il raggiungimento di alcuni dei risultati di apprendimento attesi in questo insegnamento


Risultati di apprendimento attesi

Lo studente:

- riconosce, distingue e sa analizzare nelle loro parti i principali aspetti fenomenologici della fisica delle particelle e alcuni fondamentali strumenti fisico-matematici necessari per lo studio delle loro proprietà fisiche

- conosce e sa analizzare i fondamenti fisici e una introduzione alla descrizione teorica della struttura degli adroni basata sul modello a quark, dell'interazione forte tra quark, dell'interazione debole e delle teorie di gauge delle interazioni fondamentali

- è in grado di selezionare ed applicare correttamente opportuni metodi della fisica teorica al fine di descrivere efficacemente le proprietà fisiche fondamentali delle particelle, anche mediante lo svolgimento di semplici derivazioni e stime numeriche

- è in grado di approfondire la conoscenza autonoma della materia, estendendone lo studio anche verso tematiche non direttamente affrontate nelle lezioni


Argomenti trattati

Complementi matematico-fisici. Cinematica relativistica quadrivettoriale. Esempi. Ancora sulla composizione di momenti angolari e di isospin. Ulteriori proprietà dell'equazione di Dirac. Cenni alla descrizione lagrangiana della dinamica dei campi e del legame tra proprietà di simmetria e leggi di conservazione di grandezze fisiche.

Fenomenologia e schemi di classificazione delle particelle. Dalla fisica nucleare alla fisica delle particelle. Fenomenologia osservata: leptoni pesanti, particelle strane, risonanze, multipletti e altre regolarità. Criteri per la classificazione delle particelle. Adroni (barioni e mesoni), leptoni, mediatori delle interazioni.

Struttura degli adroni. Teoria di Fermi-Yang sulla struttura dei pioni. Diffusione pione-nucleone, risonanza "33" e particelle Delta. Modello statico a quark per la struttura degli adroni non strani. Proprietà del momento magnetico, funzioni d'onda e masse dei nucleoni secondo il modello statico a quark. Adroni strani, relazione di Gell-Mann/Nishijima, estensione del modello a quark secondo la "ottuplice via" e la simmetria SU(3). Cenni sui quark pesanti.

Interazioni fondamentali. Cenni ad evidenze sperimentali e modelli fenomenologici sull'interazione tra quark. Ancora sull'interazione debole: formulazione relativistica della teoria V-A, interazione corrente-corrente. Interpretazione dei decadimenti deboli degli adroni in termini di decadimenti deboli dei quark: angolo di Cabibbo e quark mixing. Cenni al meccanismo GIM e alla estensione secondo la matrice CKM. Teoria di gauge dell'elettrodinamica. Cenni al Modello Standard delle interazioni fondamentali: generazioni di leptoni e quark, simmetrie e teoria di gauge delle interazioni elettrodebole e forte, il problema della massa e il meccanismo di Higgs.

 


Prerequisiti

Per la frequenza dell'insegnamento è necessaria una familiarità con gli argomenti trattati in insegnamenti equivalenti a Fisica del nucleo, offerto al Politecnico di Milano. L'organizzazione del semestre prevede la possibilità di seguire Fisica del nucleo nella prima parte e Laboratorio di fisica delle particelle nella seconda parte, coordinandosi al contempo con l'erogazione dell'insegnamento Laboratorio di fisica del nucleo


Modalità di valutazione

L'esame consiste in una prova finale orale in cui gli studenti presenteranno e discuteranno un progetto, sviluppato di norma in gruppi (la cui entità verrà stabilità sulla base del numero di frequentanti), relativo all'approfondimento di un argomento legato a quelli trattati a lezione.

La prova orale ha l’obiettivo di valutare, attraverso il colloquio avviato a partire dalla presentazione del progetto, la capacità dello studente di:

- sviluppare la conoscenza autonoma della materia

- cogliere ed interpretare il significato fisico delle metodologie matematiche utilizzate

- esporre con precisione e adeguato linguaggio disciplinare i principali aspetti fenomenologici della fisica delle particelle e alcuni fondamentali strumenti fisico-matematici necessari per lo studio delle loro proprietà fisiche

- esporre con precisione e adeguato linguaggio disciplinare i fondamenti fisici e i concetti introduttivi alla descrizione teorica della struttura degli adroni basata sul modello a quark, dell'interazione forte tra quark, dell'interazione debole e delle teorie di Gauge delle interazioni fondamentali

- ricavare stime numeriche semplificate anche attraverso l’utilizzo corretto dei sistemi di unità di misura e il valore delle grandezze fisiche fondamentali nei fenomeni particellari


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaEmilio Segre', Nuclei e particelle, ISBN: 88-08-05628-7
Note:

capitoli selezionati tra quelli dedicati alla fisica delle particelle

Risorsa bibliografica facoltativaGiacomo Morpurgo, Introduzione alla fisica delle particelle, ISBN: 88-08-04360-6
Note:

capitoli selezionati

Risorsa bibliografica facoltativaGordon Kane, Modern elementary particle physics, ISBN: 978-1-107-16508-3
Note:

capitoli selezionati

Risorsa bibliografica facoltativaT.W. Donnelly, J.A. Formaggio, B.R. Holstein, R.G. Milner, B. Surrow, Foundations of nuclear and particle physics, ISBN: 978-0-521-76511-4
Note:

capitoli selezionati tra quelli dedicati alla fisica delle particelle

Risorsa bibliografica facoltativaF. Halzen and A.D. Martin, Quarks and leptons: an introductory course in modern particle physics, ISBN: 0-471-88741-2
Note:

capitoli selezionati

Risorsa bibliografica facoltativaI.J.R. Aitchison, A.J.G. Hey, Gauge Theories in Particle Physics, Vol. 1, ISBN: 978-0750308649
Note:

capitoli selezionati


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
14:00
21:00
Esercitazione
0:00
0:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
6:00
9:00
Totale 20:00 30:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
08/12/2019