- Oggetto:
- Oggetto:
Nuclear physics at low and high temperatures
- Oggetto:
Fisica nucleare a basse e alte temperature
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- FIS0202
- Docenti
- Maria Benedetta Barbaro (Titolare)
Marco Panero (Titolare) - Corso di studio
- 008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
- Anno
- 1° anno, 2° anno
- Periodo
- Primo semestre
- Tipologia
- D=A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD attività didattica
- FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare - Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Inglese
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
-
Good knowledge of quantum mechanics, of basic concepts of nuclear and particle physics, of special relativity is required.
Si richiede una buona conoscenza della meccanica quantistica, dei concetti di base della fisica nucleare e delle particelle, della relatività ristretta. - Propedeutico a
-
The course is not preparatory to other courses.
L'insegnamento non è propedeutico ad altri insegnamenti.
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
This course contributes to the educational objectives of the master's degree program in Physics and aims to provide a solid preparation in quantum field theory applied to the physics of many-body systems to understand the phenomena characterizing the physics of nuclei and of quark-gluon plasma. In particular, the course aims to provide an introduction to the techniques of bosonic and fermionic field theory both at low and high temperatures.
Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi del corso di laurea magistrale in Fisica e mira a fornire una preparazione solida nell'ambito della teoria quantistica dei campi applicata alla fisica dei sistemi a molti corpi, finalizzata alla comprensione dei fenomeni caratteristici della fisica dei nuclei e della fisica del plasma di quark e gluoni. In particolare, l'insegnamento si propone di fornire una introduzione alle tecniche della teoria dei campi bosonici e fermionici sia a bassa che ad alta temperatura.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Knowledge and understanding
Acquisition of knowledge of quantum field theory, in particular for problems relevant to the description of the physics of nuclei at low and high temperatures.
Ability to apply knowledge and understanding
Acquisition of the ability to apply the knowledge of quantum theory of many-body systems to the solution of exercises and problems related to issues relevant for matter under ordinary conditions or under extreme conditions of temperature and density.
Autonomy of judgment
Acquisition of autonomy of conscious judgment, with reference to the evaluation and interpretation of theoretical problems related to nuclear physics, for the choice of suitable solution techniques for new situations.
Communication skills
Acquisition of skills and tools for communication in written and oral form, together with the use of the mathematical and formal language characteristic of analytical techniques to describe nuclear physics.
Learning skills
Acquisition of autonomous learning skills and development of the skills to assess one's own preparation, aimed at undertaking subsequent further studies on the topics covered in the course with a high level of autonomy.
Conoscenza e capacità di comprensione
Acquisizione di conoscenze di teoria quantistica dei campi, con specifico riferimento a problemi rilevanti per la descrizione del comportamento fisico dei nuclei a basse e ad alte temperature.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Acquisizione della capacità di applicare le conoscenze della teoria quantistica dei sistemi a molti corpi alla risoluzione di esercizi e di problemi relativi a tematiche rilevanti per la materia in condizioni ordinaria o in condizioni estreme di temperatura e densità.
Autonomia di giudizio
Acquisizione di autonomia di giudizio consapevole, con riferimento alla valutazione e all'interpretazione di problemi teorici relativi alla fisica nucleare, per la scelta di tecniche di soluzione adeguate per situazioni nuove.
Abilità comunicative
Acquisizione di competenze e strumenti per la comunicazione in forma scritta e orale, unitamente all'utilizzo del linguaggio matematico e formale caratteristico delle tecniche analitiche per descrivere la fisica nucleare.
Capacità di apprendimento
Acquisizione di capacità di apprendimento autonoma e sviluppo di capacità di autovalutazione della propria preparazione, finalizzate ad intraprendere ulteriori studi successivi sugli argomenti trattati nell'insegnamento con un elevato livello di autonomia.
- Oggetto:
Programma
Nuclear physics at high temperature:
- Quantum mechanics and path-integral representation of the partition function.
- Free scalar fields at finite temperature.
- Interacting scalar fields and the weak-coupling expansion.
- Fermionic fields.
- Gauge fields.
- Low-energy effective field theories.
- Finite density.
- Real-time dynamics.
Nuclear physics at low temperature:
-
Systems of interacting Fermions and Bosons.
-
Hartree-Fock approximation; Dyson equation, Time dependent Hartree-Fock (or Random Phase Approximation).
-
Linear response theory and collective modes.
-
Short introduction to relativistic nuclear models: Relativistic Mean Field theory.
Fisica nucleare ad alte temperature:
- Meccanica quantistica e rappresentazione con integrali di cammino della funzione di partizione.
- Campi scalari liberi a temperatura finita.
- Campi scalari interagenti e sviluppo perturbativo ad accoppiamento debole.
- Campi fermionici.
- Campi di gauge.
- Teorie di campo effettive a bassa energia.
- Densità finita.
- Dinamica in tempo reale.
Fisica nucleare a basse temperature:- Studio di sistemi di fermioni e bosoni interagenti.
- Approssimazione di Hartree-Fock; equazione di Dyson; Hartree-Fock dipendente dal tempo, ovvero Random Phase Approximation.
- Teoria della risposta lineare e modi collettivi.
- Cenni su modelli nucleari relativistici: Relativistic Mean Field theory.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
The course consists of 48 hours of lectures delivered in presence, of which 24 hours devoted to the high-temperature nuclear physics topics, and 24 hours devoted to low-temperature nuclear physics topics.
Attendance is optional.Communication with students takes place via e-mail, after registration to the Campusnet page of the course.
L'insegnamento consiste di 48 ore di lezioni in presenza, di cui 24 ore relative agli argomenti di fisica nucleare ad alte temperature, e 24 ore relative agli argomenti di fisica nucleare a basse temperature.
La frequenza è facoltativa.La comunicazione con le studentesse e gli studenti avviene mediante e-mail, previa registrazione sulla pagina Campusnet dell'insegnamento.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
For the part on nuclear physics at high temperatures, the exam is a written test, in which the student is required to discuss some of the topics covered in the lessons.
For the part on nuclear physics at low temperatures, the exam consists of an oral test in which students are asked to discuss some topics covered in class, addressing the problem from both a physical and mathematical point of view.
In order to pass the exam of this course, it is mandatory to pass both the written test for the part on nuclear physics at high temperatures and the oral test for the part on nuclear physics at low temperatures. The final grade is then computed as the average of the grade obtained for the part about nuclear physics at high temperatures (with a relative weight 1/2) and of the grade obtained for the part about nuclear physics at high temperatures (also with a relative weight 1/2).
Per la parte di fisica nucleare ad alte temperature l'esame è una prova scritta, in cui si richiede di discutere alcuni degli argomenti trattati nelle lezioni.
Per la parte di fisica nucleare a basse temperature l'esame è costituito da una prova orale nella quale viene chiesto di trattare alcuni argomenti svolti a lezione, impostando il problema dal punto di vista sia fisico che matematico.
Per superare l'esame di questo insegnamento è obbligatorio superare sia la prova scritta per la parte di fisica nucleare ad alte temperature che la prova orale per la parte di fisica nucleare a basse temperature. Il voto finale viene poi calcolato come la media del voto ottenuto per la parte di fisica nucleare ad alte temperature (con peso relativo 1/2) e del voto ottenuto per la parte di fisica nucleare ad alte temperature (anch'esso con peso relativo 1/2).
- Oggetto:
Attività di supporto
The course does not include supporting activities.
L'insegnamento non comprende attività di supporto.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Basics of Thermal Field Theory
- Anno pubblicazione:
- 2016
- Editore:
- Springer
- Autore:
- Mikko Laine, Aleksi Vuorinen
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Quantum Theory of Many-Particle Systems
- Anno pubblicazione:
- 2003
- Editore:
- Dover
- Autore:
- A.L. Fetter, J.D. Walecka
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Foundations of Nuclear and Particle Physics
- Anno pubblicazione:
- 2017
- Editore:
- Cambridge University Press
- Autore:
- T. W. Donnelly, J.A. Formaggio, B.R. Holstein, R.G. Milner, B. Surrow
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- The Nuclear Many-Body Problem
- Anno pubblicazione:
- 2004
- Editore:
- Springer
- Autore:
- Ring, P. and Schuck, P.
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
Orario lezioni
Giorni Ore Aula Lunedì 14:00 - 16:00 Sala Fubini Dipartimento di Fisica Giovedì 14:00 - 16:00 Sala Fubini Dipartimento di Fisica Lezioni: dal 25/09/2023 al 12/01/2024
Nota: The lecture of Thursday 26.10.2023 is brought forward to Tuesday 24.10.2023, from 17:30 to 19:30, in Fubini room.
- Registrazione
- Aperta
- Oggetto:
