55293 - INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA E RIVELAZIONE DI PARTICELLE

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire allo studente una conoscenza approfondita dei meccanismi di interazione delle particelle con la materia e delle tecniche per rivelarle. Fornire una panoramica dei principali rivelatori utilizzati nella sperimentazione della Fisica Nucleare e Subnucleare e della tecnica di Montecarlo. Mettere in pratica i concetti e le conoscenze fornite nelle lezioni frontali: attività pratica in laboratorio, realizzazione di una misura sperimentale, analisi ed elaborazione dei dati raccolti, relazione scritta della misura fatta.

Contenuti

Primo semestre -- 6 CFU (lez. frontali) -- Interazione delle particelle elementari con la materia.
Perdita di energia. La formula di Bethe-Bloch. Il “range” delle particelle.Irraggiamento. I fotoni: effetto
fotoelettrico, scattering Compton, produzione di coppie. Diffusione multipla. Interazioni dei neutroni.
--Elementi di radioattività. Effetti della radiazione sulla materia biologica. Grandezze rilevanti in dosimetria. Esempi di applicazioni della radioattività in medicina, industria, archeologia.
--Caratteristiche generali dei rivelatori di particelle. Sensitività, risoluzione efficienza del rivelatore.
--Rivelatori a scintillazione. Scintillatori: organici ed inorganici. Principi di funzionamento. Guide di luce.  Fotomoltiplicatori. Analisi del segnale del fotomoltiplicatore.Uso dei rivelatori a scintillazione per trigger, tempi di volo, e veto di eventi.
--Elementi di elettronica per l'elaborazione dei segnali da un
 rivelatore. Standard NIM. Segnali analogici e digitali. Discriminatori. Coincidenze. Scaler. ADC. TDC.
-- I rivelatori a ionizzazione. Fenomeni di ionizzazione e trasporto nei gas. Il contatore proporzionale. La MWPC. La camera a deriva. La TPC. La TEC. Gli RPC.
-- I rivelatori Cerenkov. Principi di funzionamento. Applicazioni.
-- I rivelatori a transizione di radiazione.
secondo semestre -- 2 CFU (lez. frontali)
-- I calorimetri: elettromagnetici ed adronici. Gli sciami. La misura dell'energia.
-- Tecniche per la misura della posizione e del tempo.
-- Tecniche per l'identificazione delle particelle.
-- Sistemi di rivelatori per gli esperimenti di Fisica Nucleare e Subnucleare.
-- Metodo Montecarlo. Richiami di teoria della probabilità : probabilità, variabili aleatorie, funzioni di distribuzione. Risoluzione. Unfolding. Campionamento. Integrazione Montecarlo. Esempi pratici.
secondo semestre -- 3 CFU (laboratorio)
--Attività di laboratorio. Realizzazione di un telescopio per misure con raggi cosmici e sorgenti radioattive, acquisizione ed analisi dei dati.
Realizzazione al computer di problemi di simulazione Montecarlo

Testi/Bibliografia

W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag

K. Kleinknecht, Detectors for Particle Radiation, Cambridge University Press

G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, J. Wiley & Sons

F. Sauli, Multiwire proporrtional chambers, Cern-Yellow Report (Copia disponibile presso il servizio di documentazione del Dipartimento di Fisica insieme ad altro materiale utile per l'approfondimento degli argomenti trattati nel corso)

Metodi didattici

Lezioni in aula, attività pratica di laboratorio, analisi dati.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

E' richiesto un rapporto scritto della'attività svolta in laboratorio.

Esame orale.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni saranno integrate anche da esercizi e seminari su argomenti specifici. L'attività pratica di laboratorio permetterà allo studente di meglio comprendere gli argomenti spiegati a lezione oltre che di percepire meglio come si articola l'attività sperimentale. La scrittura di una relazione dell'attività svolta in laboratorio serve, inoltre, a focalizzare meglio e più chiaramente l'attività sperimentale svolta.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriella Sartorelli