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Programma del Corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare Anno Accademico 2006 – 2007 Prof. Annalisa D'Angelo Dott.ssa Rachele Di Salvo Testi:

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1 Programma del Corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare Anno Accademico 2006 – 2007 Prof. Annalisa D'Angelo Dott.ssa Rachele Di Salvo Testi: W.E. Burcham & M. Jobes: Nuclear and particle physics. Longman Scientific & Technical ( disponibile in biboteca) Hans Fraunfelder & Ernest M. Henley: Subatomic Physics. Prentice Hall P. Povh K. Rith C. Scholz F. Zetsche: Particelle e nuclei. Bollati Boringhieri. D. Prosperi, M. De Sanctis M.A. Incicchitti. Dispense : Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare

2 Obiettivi della fisica Subnucleare a. Conoscere i costituenti fondamentali della materia. b. Capire attraverso quali forze interagiscono. Oggi si pensa che i costituenti fondamentali siano fermioni: quark e leptoni (s=1/2). Sono particelle senza struttura e puntiformi fino a distanze m. Per comprendere come tali particelle si comportano sotto lazione delle loro forze di interazione gli strumenti sono: Strumenti teorici: Strumenti sperimentali: La teoria della relativitàReazioni di diffusione La meccanica quantisticatramite sonde adroniche e leptoniche

3 Meccanica classicaMeccanica quantistica Meccanica relativistica Teoria quantistica dei Campi Piccole distanze (mondo microscopico) v /c 1 Strumenti teorici

4 Per descrivere le particelle elementari sono necessari sia la meccanica quantistica che la teoria della relatività. Novità Esistenza delle antiparticelle (stessa massa e numeri quantici opposti). Giustificazione e riformulazione del principio di esclusione di Pauli. Invarianze e Teorema CPT. Il modello standard formulato da Glashow-Weimberg e Salam (Premio Nobel 1979) descrive attualmente tutte le interazioni tra le particelle esistenti, ad eccezione della interazione gravitazionale. Ha attualmente moltissime conferme sperimentali.

5 La descrizione dei fenomeni fisici avviene attraverso lintroduzione di Modelli, ovvero di: Un insieme di ipotesi fisiche e prescrizioni matematiche in grado di riprodurre una classe di fenomeni sperimentali. Più ampio è linsieme dei fenomeni fisici descritti dal modello, maggiore è la sua efficacia. Un modello deve essere anche predittivo, ovvero in grado di prevedere effetti nuovi. Se losservazione di tali nuovi effetti è in disaccordo con il modello questo perde di validità.

6 I costituenti fondamentali (fermioni) interagiscono scambiandosi quanti di campo di interazione (bosoni). Le particelle sono anche classificate in base al tipo di interazione che possono effettuare: Forza forte adroni (stati composti da due o tre quark) mesoni (bosoni) barioni qqq (fermioni) Solo forza elettro-debole leptoni

7 Interazioni Fondamentali Intera- zione Quanto di campo Spin- parità Massa (mc 2 ) GeV Range (m) Sorgen- te Costan -ti di accop- piamen -to Sezioni durto tipiche b Vite medie di decadi- mento Gravitàgravitone massaKm 2 /hc Elettro- magneti- smo fotone carica elettrica = e 2 /4 hc =1/ DeboleBosoni intermedi Z 0 W + W - 1 -, carica debole (mc/h) 2 G hc Fortegluoni 10 < carica di colore s 1 <1 (r 0)

8 Interazioni Forte : tiene legati i quark negli adroni ed i nucleoni nei nuclei. E descritta dalla cromo-dinamica quantistica (QCD). I mediatori sono chiamati gluoni e sono otto. Debole: responsabile di processi quali il decadimento. Elettromagnetica: spiega lesistenza degli atomi. Lega elettroni e nuclei. Gravitazionale: viene trascurata nella fisica subnucleare.


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