Fisica degli acceleratori 1
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'insegnamento offre una descrizione generale degli acceleratori e introduce i concetti fondamentali della focalizzazione trasversale e longitudinale. Sono trattate in dettaglio le strutture focalizzanti periodiche a cella FODO. Le caratteristiche ed i limiti dei colliders sono illustrati.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
-capire le caratteristiche principali di un acceleratore circolare ( sincrotrone)
-progettare una cella FODO e calcolare le proprietà del fascio adattato
-comprendere le principali proprietà dei colliders a protoni di alta energia
-capire le caratteristiche principali di un acceleratore circolare ( sincrotrone)
-progettare una cella FODO e calcolare le proprietà del fascio adattato
-comprendere le principali proprietà dei colliders a protoni di alta energia
Periodo: Secondo 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
Secondo semestre
Programma
1)- Caratteristiche generali degli acceleratori. Storia ragionata degli acceleratori: elettrostatici, a circolari, lineari. In particolare: ciclotrone, betatrone, sinctrotrone e linac. Perdiata energia per radiazione.
2)- Equazioni del moto. Dinamica trasversale in cmapo magnetico. Moto lineare, focalizzazione matrice di trasferimento e matrice di fascio. Emittanza. Adiabatic damping. Dinamica longitudinale, stabilità di fase, e campi elettrici.
3)- Quadrupoli magnetici. Matching e trasporto periodico.
4)- Equazioni di Hill. Matrice di trasferimento e stabilità . Matching e autoellissi. La cella FODO
5)- Risonanze. Teoria e classificazione
6)- Colliders. Luminosità. Esempio LHC.
7)- Limiti dei sincrotroni e colliders. Effetti collettivi: carica spaziale, tune shift, effetto fascio-fascio. Decadimento della luminosità.
8)- Leggi di scala per sincrotroni e colliders. Catena di acceleratori del CERN.
9) Tecnologie principali sviluppate per moderni acceleratori:
a. Cavita acceleranti
b. Magneti
c. Collimatori e assorbitori
d. Acceleratori al plasma
e. Acceleratori per sorgenti di luce: luce di sincrotrone, FEL e Compton inverso)
2)- Equazioni del moto. Dinamica trasversale in cmapo magnetico. Moto lineare, focalizzazione matrice di trasferimento e matrice di fascio. Emittanza. Adiabatic damping. Dinamica longitudinale, stabilità di fase, e campi elettrici.
3)- Quadrupoli magnetici. Matching e trasporto periodico.
4)- Equazioni di Hill. Matrice di trasferimento e stabilità . Matching e autoellissi. La cella FODO
5)- Risonanze. Teoria e classificazione
6)- Colliders. Luminosità. Esempio LHC.
7)- Limiti dei sincrotroni e colliders. Effetti collettivi: carica spaziale, tune shift, effetto fascio-fascio. Decadimento della luminosità.
8)- Leggi di scala per sincrotroni e colliders. Catena di acceleratori del CERN.
9) Tecnologie principali sviluppate per moderni acceleratori:
a. Cavita acceleranti
b. Magneti
c. Collimatori e assorbitori
d. Acceleratori al plasma
e. Acceleratori per sorgenti di luce: luce di sincrotrone, FEL e Compton inverso)
Prerequisiti
Equazioni differenziali 2° ordine
Fondamenti elettromagnetismo
Fondamenti elettromagnetismo
Metodi didattici
Lezione cattedratica
Discussione caratterisitiche e progettazione moderni "energy frontier colliders", a plasma e per sorgenti di luce.
Visita al LASA
Discussione caratterisitiche e progettazione moderni "energy frontier colliders", a plasma e per sorgenti di luce.
Visita al LASA
Materiale di riferimento
Dispense; Slides de corso e registrazione; e altro materiale forniti al corso
- Edwards, Syphers - An Introduction to the Physics of High Energy Accelerators. Wiley&Sons editors. - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
-K. Wille - The physics of particle accelerators. An introduction- Oxford University Press - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
- Edwards, Syphers - An Introduction to the Physics of High Energy Accelerators. Wiley&Sons editors. - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
-K. Wille - The physics of particle accelerators. An introduction- Oxford University Press - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Relazione scritta su una tecnolgia e su un tipo di acceleratore (4-5 pagine)
Colloquio orale di circa 45 minuti su temi fondamentali quali:
- Quadrupoli magnetici: equazioni moto, matrice trasferimento, approssimazione lente sottile
-Strutture periodiche: equazioni di Hill, stabilità struttura, matrice di Twiss, funzione beta, adattamento del fascio
- Struttura FODO e adattamento dei fasci
- Risonanze
- Stabilità longitudinale dei fasci
- Luminosità
- Tecnologie principali (magneti, Cavità RF, collimatori)
Colloquio orale di circa 45 minuti su temi fondamentali quali:
- Quadrupoli magnetici: equazioni moto, matrice trasferimento, approssimazione lente sottile
-Strutture periodiche: equazioni di Hill, stabilità struttura, matrice di Twiss, funzione beta, adattamento del fascio
- Struttura FODO e adattamento dei fasci
- Risonanze
- Stabilità longitudinale dei fasci
- Luminosità
- Tecnologie principali (magneti, Cavità RF, collimatori)
Docente/i
Ricevimento:
14-16 del Lunedi
Laboratorio LASA o Dipartimento di Fisica ((previo avviso via e-mail)