INTRODUZIONE FISICA DELLA MATERIA MOD. 1
cod. 1004038

Anno accademico 2016/17
3° anno di corso - Primo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Fisica della materia (FIS/03)
Field
Microfisico e della struttura della materia
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
52 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in - - -

Modulo dell'insegnamento integrato: INTRODUZIONE ALLA FISICA DELLA MATERIA

Obiettivi formativi

Mettere gli studenti in grado di risolvere semplici problemi di fisica semiclassica, nella prima parte del corso, e di fisica quantistica, nella seconda parte, applicata a nuclei, particelle elementari e atomi.
L'utilizzo di opportune esercitazioni e compiti a casa, corretti e valutati individualmente, consente di estendere le capacità comunicative degli studenti e di estenderne capacità di apprendere ed autonomia di giudizio.

Prerequisiti

Occorre aver imparato i concetti e applicazioni fisica classica, è fortemente consigliata la frequenza contemporanea del corso di Introduzione alla Meccanica Quantistica e la comprensione dei metodi matematici della fisica. Non ci sono prerequisiti formali.

Contenuti dell'insegnamento

Nuclei
Particelle elementari
Atomi

Programma esteso

1. Introduzione Fenomenologia Nuclei

2. Quattro esperimenti: Rutherford scattering e protone, neutrone (Chadwick), nucleo (Hofstadter)

3. Energia di legame, modello a goccia, Yukawa.

4. Decadimenti α,β,γ, trasmutazione, carta dei nuclidi (accenno), NMR, effetto Mössbauer.

5. Gas di Fermi, distribuzione di Fermi, particelle identiche e principio di Pauli, modello vettoriale per la somma dei momenti angolari.

6. Modello a shell, nuclei pari-pari, dispari-dispari, pari-dispari e dispari-pari.

7. Fusione, fissione, reazione a catena, bomba nucleare, reattori.

8. Carta dei nuclidi (continua) e la valle di stabilità, la nucleosintesi

9. Particelle: leptoni, adroni (mesoni e barioni). Il positrone, il pione e il muone.

10. Un esempio di un momento angolare quantistico: matrici di Pauli, autostati ed autovalori, regole di commutazione.

11. Equazione di Dirac, mare di Dirac e antimateria.

12. QED, interazioni deboli, Fermi, Glashow, Weinberg e Salam, W±, Z0.

13. QCD e modello standard

14. Astroparticelle (Seminario di Massimo Pietroni)

15. Cronologia finale e μSR.

16. Esperimento di Franck-Hertz, idrogeno non relativistico, atomi idrogenoidi, Esperimenti di Stern-Gerlach e Zeeman.

I Prima prova in itinere

17. Idrogeno relativistico, spin, accoppiamento spin-orbita e struttura fine, struttura iperfine.

18. Elio, schermo e metodo variazionale.

19. Elio: spin, scambio, orto e para-elio, atomi di gas nobili e alcalini, difetto quantico.

20. Atomi da Boro a Neon, regole di Hund

21. Molti elettroni: campo autoconsistente, Hartree, Hartree-Fock e DFT (accenno).

22. Regole di selezione ottiche, "seconda quantizzazione" non relativistica, spettroscopia ottica.

23. Spettroscopia a raggi X, Auger, fotoelettronica


24. Atomi freddi, (seminario di Sandro Wimberger).

25. Ricapitolazione

II Seconda prova in itinere

Bibliografia

Alonso Finn Fundamental Physics, Quantum Physics, Addison Wesley, 1968 (Ch. 7,8,9,3,4)

Eisberg Resnick Quantum Physics, John Wiley, 1985 (Ch. 15,16,17,8,9,10)

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni, prevalentemente effettuate individualmente come compito a casa con cadenza circa settimanale.

Modalità verifica apprendimento

I compiti a casa sono corretti e producono una valutazione media che pesa 1/3 nel voto finale. Gli altri 2/3 provengono da due compiti scritti, con orale come metodo opzionale di miglioramento di punteggi insufficienti.

Altre informazioni

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