Fisica astroparticellare
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Lo scopo dell'insegnamento è fornire una panoramica della fisica delle astroparticelle con particolare riferimento alle tecniche sperimentali utilizzate sia in ambito particellare che astrofisico. Gli argomenti trattati riguardano i raggi cosmici, la materia oscura e l'astrofisica del neutrino.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà appreso.
1. Le nozioni teoriche di base riguardanti le tematiche discusse.
2. Le caratteristiche comuni delle misure di fisica underground e dei raggi cosmici e le relative problematiche.
3. Il design ed il funzionamento degli apparati sperimentali utilizzati nella fisica astroparticellare;
4. Le metodologie utilizzate per l'analisi dati in alcuni esperimenti di fisica astroparticellare;
5. I principali risultati sperimentali di fisica astroparticellare degli ultimi anni, la loro analisi critica e le loro implicazioni.
1. Le nozioni teoriche di base riguardanti le tematiche discusse.
2. Le caratteristiche comuni delle misure di fisica underground e dei raggi cosmici e le relative problematiche.
3. Il design ed il funzionamento degli apparati sperimentali utilizzati nella fisica astroparticellare;
4. Le metodologie utilizzate per l'analisi dati in alcuni esperimenti di fisica astroparticellare;
5. I principali risultati sperimentali di fisica astroparticellare degli ultimi anni, la loro analisi critica e le loro implicazioni.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
L'insegnamento potrà essere erogato interamente da remoto se vi fossero
limitazioni alla mobilità legate all'emergenza sanitaria. In tal caso le
spiegazioni verranno offerte in aule virtuali (piattaforma zoom) in
collegamento sincrono, con la possibilità di interazione in tempo reale
tra gli studenti e il docente.
limitazioni alla mobilità legate all'emergenza sanitaria. In tal caso le
spiegazioni verranno offerte in aule virtuali (piattaforma zoom) in
collegamento sincrono, con la possibilità di interazione in tempo reale
tra gli studenti e il docente.
Programma
Fisica dei neutrini:
· Neutrini massivi, generalità, connessione alle ipotesi di grande unificazione.
· Misure dirette delle masse dei neutrini
· Oscillazioni dei neutrini nel vuoto e nella materia a 3 e 4 sapori
· Esperimenti con neutrini solari, atmosferici, da reattore e da acceleratore
· Neutrini di Majorana e decadimento doppio-beta senza neutrini
· Gerarchia di massa dei neutrini e neutrini sterili
I Raggi Cosmici di altissima energia
· Le interazioni adroniche di altissima energia
· Generalità sui raggi cosmici dal punto di vista della fisica delle particelle
· Gli esperimenti alle energie estreme
L'Astronomia con i raggi gamma
· Il cielo visto dai satelliti
· Il fondo diffuso di raggi gamma
· Astronomia gamma con telescopi Cherenkov
L'Astronomia a neutrini
· Esigenza di astronomia con neutrini
· Sorgenti astrofisiche di neutrini
· Telescopi di neutrini
La Materia Oscura
· Evidenze di materia oscura
· Candidati e meccanismi di produzione
· Ricerca diretta: fenomenologia, rivelatori e risultati (cristalli scintillanti, rivelatori a stato solido, bolometri, camere a proiezione temporale, liquidi soprassaturi, rivelatori direzionali)
· Ricerca indiretta
· Ricerca agli acceleratori
· Ricerca di assioni
· Neutrini massivi, generalità, connessione alle ipotesi di grande unificazione.
· Misure dirette delle masse dei neutrini
· Oscillazioni dei neutrini nel vuoto e nella materia a 3 e 4 sapori
· Esperimenti con neutrini solari, atmosferici, da reattore e da acceleratore
· Neutrini di Majorana e decadimento doppio-beta senza neutrini
· Gerarchia di massa dei neutrini e neutrini sterili
I Raggi Cosmici di altissima energia
· Le interazioni adroniche di altissima energia
· Generalità sui raggi cosmici dal punto di vista della fisica delle particelle
· Gli esperimenti alle energie estreme
L'Astronomia con i raggi gamma
· Il cielo visto dai satelliti
· Il fondo diffuso di raggi gamma
· Astronomia gamma con telescopi Cherenkov
L'Astronomia a neutrini
· Esigenza di astronomia con neutrini
· Sorgenti astrofisiche di neutrini
· Telescopi di neutrini
La Materia Oscura
· Evidenze di materia oscura
· Candidati e meccanismi di produzione
· Ricerca diretta: fenomenologia, rivelatori e risultati (cristalli scintillanti, rivelatori a stato solido, bolometri, camere a proiezione temporale, liquidi soprassaturi, rivelatori direzionali)
· Ricerca indiretta
· Ricerca agli acceleratori
· Ricerca di assioni
Prerequisiti
Conoscenze di base del Modello Standard delle particelle elementary della fisica nucleare ed astrofisica ed interazione radiazione-materia.
Metodi didattici
Il metodo didattico adottato prevede delle lezioni frontali in cui si fa uso sia di trasparenze (scaricabili dal web) sia di conti alla lavagna.
Inoltre durante il corso verranno indicati articoli scientifici con i risultati più recenti e i testi consigliati.
Inoltre durante il corso verranno indicati articoli scientifici con i risultati più recenti e i testi consigliati.
Materiale di riferimento
- Trasparenze del corso: reperibili sui nostri siti web
- Alessandro De Angelis, Mário João Martins Pimenta - Introduction to Particle and Astroparticle Physics (Springer 2015, Springer 2018)
- Maurizio Spurio - Particles and Astrophysics (Springer 2014)
- Maurizio Spurio - The Probes of Multimessanger Astrophysics (Springer 2018)
- Claus Grupen - Astroparticle Physics (Springer 2005)
- Alessandro De Angelis, Mário João Martins Pimenta - Introduction to Particle and Astroparticle Physics (Springer 2015, Springer 2018)
- Maurizio Spurio - Particles and Astrophysics (Springer 2014)
- Maurizio Spurio - The Probes of Multimessanger Astrophysics (Springer 2018)
- Claus Grupen - Astroparticle Physics (Springer 2005)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nel corso e di una presentazione di un approfondimento di un argomento a scelta.
FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Docenti:
D'Angelo Davide, Miramonti Lino
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Studio: dip. di Fisica - v.Celoria, 16 - ed. Lita IIIp.
Ricevimento:
10.30-12.30
Dipartimento di Fisica terzo piano (previo appuntamento richiesto per e-mail)