Laboratorio di misure nucleari

Lezioni frontali che partono da ciascuna delle esperienze di laboratorio per illustrarne i principii, i metodi e i rivelatori di radiazione usati. Tra gli argomenti trattati:
richiami di radioattività, interazioni della radiazione con la materia. Rivelatori plastici a scintillazione, il fotomoltiplicatore. Principi di funzionamento alcuni moduli di elettronica: preamplificatori, amplificatori, coincidenze, contatori, linee di ritardo (cavi), ADC, TDC. Rivelatori a scintillazione inorganici. Decadimenti alfa e beta, rivelatori di radiazione a semiconduttore. Ionizzazione e drift della carica elettrica nei gas e nei liquidi: il contatore Geiger, effetto Cherenkov.
Esercizi sullo schermaggio e sull'efficienza di rivelazione.
Dispositivi a stato solido per la rivelazione di fotoni singoli (SiPM).
Richiamo di statistica degli errori nelle misure; risoluzione energetica e temporale.
Richiamo sui raggi cosmici e sulle sezioni d'urto.
Sicurezza in laboratorio con sorgenti radioattive, elementi di radioprotezione.
Lezioni prevalentemente in Italiano, con vocabolario tecnico inglese, o in inglese su richiesta degli studenti.
Programma di laboratorio:
Comune a tutti gli esperimenti:
a. Ottimizzazione della catena di amplificazione elettronica e calibrazione dei rivelatori
b. Studio dei fondi
c. Acquisizione e analisi dati
Esperienze sulle Tecniche di rivelazione (una delle seguenti):
Spettro di una sorgente beta con rivelatore in Silicio;
Spettri di sorgenti alfa con rivelatore in Silicio;
Spettri di sorgenti gamma con rivelatori a scintillazione inorganici e misure di radioattività naturale: picco del potassio.
Risoluzione energetica e temporale di rivelatori a scintillazione plastici
Curve I-V e C-V di rivelatori a semiconduttore e relativa efficienza di rivelazione
Misure di fisica nucleare e delle particelle (una delle seguenti):
Misura della sezione d'urto Compton;
Misura della polarizzazione Compton e della parità del positrone;
Misura della vita media del muone e del flusso di muoni cosmici (4EU+) con time-stamp
Misura della perdita di energia delle particelle alfa in aria
Misura del coefficiente di attenuazione gamma in vari materiali, a varie energie
Misura dei parametri dello spettro beta: prova indiretta dell'esistenza del neutrino.
Tutti gli esperimenti prevedono l'uso di acquisizione dati via computer. Agli studenti verrà chiesto di scrivere e far funzionare semplici programmi di analisi numerica dei dati, in ambiente root.