Udine, AA 2003/2004 Corso di Laurea in Fisica Computazionale Profilo di Fisica ed Astrofisica delle alte energie.

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1 Udine, AA 2003/2004 Corso di Laurea in Fisica Computazionale Profilo di Fisica ed Astrofisica delle alte energie

2 Uno dei 4 profili che si possono scegliere al II anno Specializzazione in problemi di computing science applicati alla fisica fondamentale. Richieste: conoscenze di fisica corrispondenti a quelle fornite dai corsi del primo anno di Fisica Moderna, Particelle ed Interazioni Fondamentali, Metodi Monte Carlo Competenze che si acquisiscono con questo tipo di ricerca: Metodi avanzati di simulazione per la determinazione delle funzioni di trasferimento di detectors complessi Metodi dell analisi statistica e numerica per la soluzione di problemi legati alla ottimizzazione delle caratteristiche di un rivelatore e dell estrazione del segnale/

3 Attivita di ricerca collegate, nel Dipartimento di Fisica: -Fisica agli accelleratori -DELPHI: rivelatore al CERN di Ginevra (analisi dati) - CDF: rivelatore al FNAL di Batavia (Illinois) (calorimetro e analisi dati) -ATLAS: rivelatore in costruzione al CERN (simulazione, hardware, costruzione del rivelatore) -Astrofisica delle particelle: - MAGIC: telescopio gamma (software online/offline) - GLAST: satellite della NASA in costruzione a Stanford (CA) (software simulazione ed event display, software analisi)

4 pp accelerator Starting in 2007 At CERN (Geneva)

5 ATLAS

6 In Udine: Physics analysis: centered on top studies, but other topics available as well Development and upgrade of the online monitoring for the pixel detector of the ATLAS experiment Participation to the beam test of the pixel detector prototype Participation in the activity of the silicon lab at the physics department

7 Energy of accelerated particles Cyclotron Berkeley 1937 LHC CERN, Geneva, 2007 Active Galactic Nuclei Binary Systems SuperNova Remnant

8 GLAST –Gamma-Ray Large Area Space Telescope –Used to study Gamma rays in the region 30 MeV-100 GeV –Satellite, to be launched in 2006 –NASA + International Collaboration (for Italy Bari, Padova, Perugia, Pisa, Roma, Trieste, Udine) Contributo di Udine: –Simulations and Validation –Data Classification, Mining Issues –Event Display

9 MAGIC –Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov –17m telescope at Canary Islands –Used to study Gamma rays in the region 30 GeV-1 TeV –Inauguration on October 10 –International Collaboration (for Italy: Padova, Siena, Udine) –Udine: software for g-hadron separation (neural nets), DAQ for phase 2

10 Il percorso e organizzato nei seguenti 3 corsi. Lo studente che sceglie questo percorso deve includere 2 corsi a scelta tra questi 3: FISICA DELLE ALTE ENERGIE COSMOLOGIA ed ASTROFISICA DELLE PARTICELLE RELATIVITA GENERALE

11 Fisica delle Alte Energie Docenti: De Angelis, De Lotto Il corso si propone di fornire le competenze necessarie ad: -analizzare i dati di un esperimento di fisica delle alte energie -capire un generico articolo scientifico nel settore

12 Programma o Cenni sulla fisica delle alte energie. o Fisica oltre il Modello Standard. o Esperimenti classici. o Estrazione ed unfolding dei dati sperimentali. Parte del corso è dedicata all'analisi di dati reali provenienti da un esperimento di fisica delle alte energie (DELPHI), alla simulazione di eventi fisici provenienti da un esperimento della prossima generazione (ATLAS) e all'analisi di dati di un esperimento di astrofisica gamma (EGRET). Attivita di laboratorio al computer

13 Caratteristiche del corso Il corso dura 8 settimane nel secondo quadrimestre 20 lezioni da 50 minuti, e 3 laboratori virtuali, con possibili discussioni in stanza virtuale (VRVS). Vale 6 crediti (2 di laboratorio, ma lo studente puo scegliere I soli crediti di teoria) Requisiti: Meccanica Quantistica e Particelle Elementari (ad es.: Particelle ed Interazioni Fondamentali) Il voto finale e basato su un seminario e – per la parte di laboratorio – su una relazione.

14 Un laboratorio di analisi dati nel contesto di un esperimento 48 ore in un periodo da concordarsi con i docenti –24 ore: una scuola o un argomento avanzato, seguito da un seminario svolto dallo studente –24 ore: unanalisi di dati da un esperimento di fisica o astrofisica delle alte energie, seguita da un articolo scritto dallo studente

15 Cosmologia ed Astrofisica delle particelle Docenti: Ullio, Persic, Longo Il corso si propone di: -introdurre lo studente alla comprensione degli attuali modelli cosmologici e delle sorgenti cosmiche di alta energia -passare criticamente in rassegna i diversi strumenti di rivelazione

16 Programma o Big Bang e sue implicazioni: Breve introduzione alla relatività generale, modelli cosmologici, osservabili in Cosmologia,materia oscura, formazione delle strutture, Universo inflazionario. o Osservazioni dell'Universo dopo la Ricombinazione: Neutrini, raggi cosmici, raggi gamma. o Rivelatori di sorgenti astrofisiche: Richiami sull'interazione radiazione materia, rivelatori per raggi cosmici, X e gamma, strategie per la progettazione di nuovi strumenti. o Approcci numerici alla fisica astroparticellare: presentazione dei codici numerici: DarkSUSY, CMBfast, esempio di problema ad N-corpi, CORSIKA, GalProp, Geant4.

17 48 ore nel III periodo –24 ore: basi sulla cosmologia e sulla generazione di particelle di altissima energia nel cosmo Materia oscura –24 ore: la rivelazione dei raggi cosmici Caratteristiche del corso

18 Relativita Generale Docenti: Sonego, Giannitrapani Il corso si propone di discutere argomenti avanzati di Relativita generale. 48 ore nel III quadrimestre

19 Programma o Geometria differenziale. oTeoria di Einstein della gravitazione. o Formalismi lagrangiano e hamiltoniano in relatività generale. o Problema ai valori iniziali. o Onde gravitazionali. o Struttura globale di uno spaziotempo. o Buchi neri. o Effetti quantistici in un campo gravitazionale.

20 PARTICELLE ED INTERAZIONI FONDAMENTALI Docente: Dr. M. Cobal

21 8 settimane nel II quadrimestre: 24 moduli da 90 minuti Compiti per casa verificano il livello di preparazione Requisiti: almeno III anno di corso in Matematica, almeno I anno della Laurea Specialistica in FC aver sostenuto Fisica Moderna (o esserne dispensati) MODALITÀ D'ESAME Nel primo appello: Voto proposto dalla valutazione di tesine da svolgere Successivamente: Voto proposto dalla valutazione di un colloquio.

22 Finalita del corso Fornire elementi di base della fisica delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Particolare attenzione all'aspetto sperimentale (fisica agli acceleratori ed astrofisica delle particelle)

23 Programma Quark e leptoni Interazioni elettrodebole e forte Calcoli di sezione d'urto Il Modello Standard. Interazione radiazione-materia Rivelatori di particelle;esperimenti ai collider e sui raggi cosmici

24 Bibliografia Perkins, High Energy Physics, IV ed., Addison-Wesley. B.R.Martin e G.Shaw, Particle Physics (2nd ed.), Wiley. Appunti di lezione, disponibili al sito: http://www.fisica.uniud.it/~cobal/pif.html