Programma del Corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare

Presentazione sul tema: "Programma del Corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare"— Transcript della presentazione:

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
Conoscere i costituenti fondamentali della materia. 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 l’azione delle loro forze di interazione gli strumenti sono: Strumenti teorici: Strumenti sperimentali: La teoria della relatività Reazioni di diffusione La meccanica quantistica tramite sonde adroniche e leptoniche

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

4 Giustificazione e riformulazione del principio di esclusione di Pauli.
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 l’introduzione di Modelli, ovvero di:
“ Un insieme di ipotesi fisiche e prescrizioni matematiche in grado di riprodurre una classe di fenomeni sperimentali “. Più ampio è l’insieme 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 l’osservazione 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 (mc2) GeV Range (m) Sorgen-te Costan-ti di accop-piamen-to Sezioni d’urto tipiche b Vite medie di decadi-mento Gravità gravitone 2+  massa Km2/hc - Elettro-magneti-smo fotone 1- carica elettrica = e2/4hc =1/137 10 10-20 Debole Bosoni intermedi Z0 W+ W- 1-, 1+ 80-90 10-18 carica debole (mc/h)2Ghc 10-5 10-8 Forte gluoni 1 <10-15 carica di colore s1 <1 (r0) 104 10-23

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 l’esistenza degli atomi. Lega elettroni e nuclei. Gravitazionale: viene trascurata nella fisica subnucleare.