ASTROFISICA NUCLEARE E PARTICELLARE

Internazionalizzazione della Didattica ASTROFISICA NUCLEARE E PARTICELLARE

0522600056
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2021/2022

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2017
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO DESCRIVE E APPROFONDISCE IL RUOLO DELLA FISICA NUCLEARE E PARTICELLARE IN ASTROFISICA.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
GLI STUDENTI RAGGIUNGERANNO UNA BUONA CONOSCENZA GENERALE DEL RUOLO DEI PROCESSI NUCLEARI E PARTICELLARI IN AMBIENTE ASTROFISICO. IN QUESTO AMBITO, APPRENDERANNO I METODI SPERIMENTALI CHE PERMETTONO DI DETERMINARE LE GRANDEZZE FISICHE NUCLEARI DI INTERESSE ASTROFISICO E IL PERCORSO CHE, ATTRAVERSO I MODELLI ASTROFISICI, PORTA AL CONFRONTO CON I DATI OSSERVATIVI, IN PARTICOLARE QUELLI PROVENIENTI DALL’ASTRONOMIA MULTI-MESSAGGERO
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
LA CAPACITÀ DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE SARÀ SVILUPPATA E VERIFICATA ATTRAVERSO IL CALCOLO DEI RATE DELLE RILEVANTI REAZIONI PER LA COMBUSTIONE STELLARE DELL’IDROGENO E DELL'ELIO A PARTIRE DAI DATI SPERIMENTALI E IL CONFRONTO DEI RISULTATI CON I DATI OSSERVATIVI (NEUTRINI SOLARI E COMPOSIZIONE DI NANE BIANCHE). E’ INOLTRE PREVISTO LO STUDIO AUTONOMO DI APPARATI DI RIVELAZIONE PER L’ASTRONOMIA MULTI-MESSAGGERO.
Prerequisiti
IL CORSO RICHIEDE UNA BUONA CONOSCENZA DELLA MECCANICA QUANTISTICA E DELLE TECNICHE SPERIMENTALI DI BASE IN FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE.
Contenuti
1.NUCLEOSINTESI ED EVOLUZIONE STELLARE (4h)
EVIDENZE OSSERVATIVE. CENNI DI COSMOLOGIA. FORMAZIONE DELLE STELLE. BASI FISICHE DELL’EVOLUZIONE STELLARE: EQUAZIONE DI STATO. PRODUZIONE E TRASPORTO DI ENERGIA. EVOLUZIONE STELLARE. COMBUSTIONI QUIESCENTI. SCENARI ESPLOSIVI. MODELLI STELLARI.
2.REAZIONI NUCLEARI IN AMBIENTE ASTROFISICO (4h)
DEFINIZIONI E CARATTERISTICHE GENERALI DELLE REAZIONI TERMONUCLEARI. REAZIONI TRA PARTICELLE CARICHE. REAZIONE DI CATTURA NEUTRONICA. REAZIONI NUCLEARI IN PLASMI ASTROFISICI.
3.PROCESSI DI NUCLEOSINTESI (4h)
NUCLEOSINTESI DI BIG BANG. NUCLEOSINTESI STELLARE. COMBUSTIONE DELL’IDROGENO E DELL’ELIO. COMBUSTIONI AVANZATE. PROCESSI R, S E P. NOVE E SUPERNOVE. NANE BIANCHE, STELLE DI NEUTRONI E BUCHI NERI. EVOLUZIONE CHIMICA DELLE GALASSIE.
4.ASTROFISICA NUCLEARE SPERIMENTALE (4h)
APPARATI PER MISURE DIRETTE IN ASTROFISICA NUCLEARE: ACCELERATORI DI PARTICELLE AD ALTA INTENSITÀ, TECNICHE DI REALIZZAZIONE DI BERSAGLI SOLIDI E GASSOSI, APPARATI DI RIVELAZIONE. PROCEDURE SPERIMENTALI. MISURE INDIRETTE. ANALISI DATI. METODI DI ESTRAPOLAZIONE.
5.LA FISICA DELLE ASTROPARTICELLARE (4h)
BREVE INTRODUZIONE STORICA. LA SCOPERTA DEI RAGGI COSMICI. LA COMPLEMENTARITÀ CON LA FISICA DELLE PARTICELLE. L’ASTRONOMIA CON L’APPROCCIO MULTI-MESSENGER.
6.I RAGGI COSMICI E LA NOSTRA GALASSIA (4h)
FLUSSO E SPETTRO DEI RAGGI COSMICI. LE PROPRIETÀ FISICHE DELLA NOSTRA GALASSIA.
7.LA RIVELAZIONE DIRETTA DEI RAGGI COSMICI: PROTONI, NUCLEI, ELETTRONI E ANTI-MATERIA. (4h)
METODOLOGIE DI RIVELAZIONE E TIPOLOGIE DEGLI ESPERIMENTI
8.LA RIVELAZIONE INDIRETTA DEI RAGGI COSMICI: SCIAMI DI PARTICELLE NELL’ATMOSFERA.
METODOLOGIE DI RIVELAZIONE E TIPOLOGIE DEGLI ESPERIMENTI (4h)
9.LA DIFFUSIONE DEI RAGGI COSMICI NELLA GALASSIA E MECCANISMI DI ACCELERAZIONE
LE EQUAZIONI DI DIFFUSIONE. IL MECCANISMO DI FERMI. LA FORMA DELLO SPETTRO DEI RAGGI COSMICI (I.I. INDICI SPETTRALI). (4h)
10.CENNI SUI RAGGI COSMICI DI ALTISSIMA ENERGIA (2h)
11.IL CIELO VISTO ATTRAVERSO I RAGGI GAMMA. (2h)
MECCANISCMI DI PRODUZIONE DEI RAGGI GAMMA E METODI DI RIVELAZIONE
12.ASTRONOMIA CON I NEUTRINI DI ALTA ENERGIA. (2h)
MECCANISMI DI PRODUZIONE. METODOLOGIE DI RIVELAZIONE: LUCE CERENKOV, ONDE RADIO, ONDE ACUSTICHE. (2h)
13.LA SCOPERTA DELLE ONDE GRAVITAZIONALI (2h)
14.L’APPROCCIO MULTI-MESSENGER VANTAGGI E PRIMI RISULTATI (2h)

Metodi Didattici
LEZIONI FRONTALI: 48 ORE
LA FREQUENZA DEL CORSO, PUR NON ESSENDO OBBLIGATORIA, È FORTEMENTE CONSIGLIATA. PER UNA PREPARAZIONE SODDISFACENTE SONO RICHIESTE, IN MEDIA, DUE ORE DI STUDIO PER CIASCUNA ORA DI LEZIONE.
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE SI BASA SU UN TEST ORALE E LA PRESENTAZIONE DI UNO STUDIO INDIVIDUALE SU UN TEMA ASSEGNATO. IL TEST ORALE CONSISTE IN UN COLLOQUIO DI CIRCA 60 MINUTI E POTRÀ RIGUARDARE TUTTI GLI ARGOMENTI TRATTATI A LEZIONE. LO STUDIO INDIVIDUALE RICHIEDERÀ LA RIELABORAZIONE DI INFORMAZIONI REPERIBILI IN ARTICOLI DI LETTERATURA PER VALUTARE L’IMPATTO ASTROFISICO DI ALCUNE GRANDEZZE NUCLEARI DETERMINATE SPERIMENTALMENTE E DELLE RELATIVE INCERTEZZE.
UNA VALUTAZIONE SUFFICIENTE È OTTENUTA ATTRAVERSO UNA CONOSCENZA ESSENZIALE DELL’INTERO PROGRAMMA DEL CORSO. LA VALUTAZIONE MASSIMA È OTTENUTA MOSTRANDO LA CAPACITÀ DI AFFRONTARE IN AUTONOMIA LO STUDIO DI SEMPLICI CASI NON TRATTATI NEL CORSO BASANDOSI SULLE CONOSCENZE ACQUISITE NEL CORSO.
Testi
CAULDRONS IN THE COSMOS, C.E. ROLFS AND RODNEY
PRINCIPLES OF STELLAR EVOLUTION AND NUCLEOSYNTHESIS, D.D. CLAYTON.
PARTICLES AND ASTROPHYSICS: A MULTI-MESSENGER APPROACH, M. SPURIO
NUCLEAR PHYSICS OF STARS, C. ILIADIS (OPZIONALE)
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3
  • Didattica