Vai al contenuto principale
Oggetto:
Oggetto:

Cinematica relativistica e Acceleratori di particelle

Oggetto:

Relativistic Kinematics and Particle Accelerators

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice dell'attività didattica
MFN1434
Docenti
Fabrizio Umberto Bianchi (Titolare)
Martino Gagliardi (Titolare)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Di sede o curricolari
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Non sono richiesti prerequisiti specifici.
Specific prerequisites are not required.
Propedeutico a
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Lo studente acquisterà una conoscenza dell'uso pratico delle leggi di conservazione in ambito relativistico e del ruolo del fattore di spazio delle fasi nel formalismo perturbativo applicato ai processi di scattering

Lo studente acquisirà le conoscenze necessarie a comprendere il funzionamento dei vari tipi di acceleratori utilizzati negli esperimenti di fisica nucleare e delle particelle, e le loro principali applicazioni, per esempio in fisica medica.

The student is expected to achieve the knowledge on the practical use of Conservation laws in a relativistic viewpoint and on the role of phase space factor on perturbation formalism applied to scattering processes.

The student will learn to understand the working principles of the different kinds of accelerators used nuclear and particle physics experiments, and their main applications (e.g. in Medical Physics).

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

 

Conoscenza e comprensione dei concetti propri della cinematica relativistica, tra cui conservazione del 4-impulso, invarianti, fattore di spazio delle fasi. Comprensione dei concetti fisici alla base del funzionamento degli acceleratori, e conoscenza delle principali tecniche di accelerazione di particelle cariche e delle loro applicazioni.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione


Capacità di applicare la conservazione del 4-impulso e l'utilizzo degli invarianti allo studio di processi ad alta energia. Capacità di riconoscere e manipolare il fattore di spazio delle fasi nei processi a 2,3 e molti corpi. Capacità di effettuare stime e risolvere esercizi semplici riguardanti il funzionamento degli acceleratori di particelle.

Knowledge and understanding:

Knowledge and understanding of concepts such as the four momentum ,the use of invariants, the phase space factor.
Understanding of the physical concepts related to particle accelerators. Knowledge of the different types of particle accelerators and their applications.

Applications of knowledge and understanding:

Capability to apply the four momentum and the use of invariants to study high energy processes. Capability to identify and manipulate the phase space factor in 2-3 and many body processes.

Ability to perform estimates and solve simple exercises concerning the functioning of particle accelerators.


Oggetto:

Modalità di insegnamento

Lezioni frontali divise in due moduli (Cinematica Relativistica e Acceleratori di Particelle).

Le lezioni del modulo di Cinematica Relativistica saranno svolte in presenza.

Le lezioni del Modulo Acceleratori si terranno in presenza

 

Class-taught lectures divided in two modules ("Relativistic Kinematics" and "Particle Accelerators").

The lectures of the module on Relativistic Kinematics will be held in person.

The lectures on "Particle Accelerators" will be held, in person.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame,costituito da una prova orale, della durata tipica di 40-50 minuti, prevede l'esposizione di argomenti trattati nel corso e l'eventuale svolgimento di semplici esercizi.

The exam, composed of a oral examination, which typically lasts 40-50 minutes, implies the presentation of the topics explained during the course and the potential solution of simple exercises.

Oggetto:

Attività di supporto

Oggetto:

Programma

Modulo Cinematica Relativistica:
Unità naturali - Scattering reazioni e decadimenti - Sezione d'urto rate di decadimento - Elementi di matrice flusso densità degli stati - 4-vettori e invarianti - Cinematica relativistica

Modulo Acceleratori di Particelle:
Cenni storici. Acceleratori elettrostatici. Sorgenti di particelle cariche. Caratteristiche degli acceleratori. Fasci di particelle. Emittanza e teorema di Liouville. Matrici di trasferimento. Moto in campo magnetico. Principio della focalizzazione debole. Quadrupoli. Focalizzazione ai bordi. Acceleratori lineari. Stabilità di fase. Ciclotrone e sue varianti. Focalizzazione di Thomas. Sincrotroni. Condizione di stabilità. Formalismo di Twiss. Equazione di Hill. Betatrone. Cooling stocastico e a elettroni. Collisori. Luminosità e sua misura. Applicazioni mediche degli acceleratori: radioterapia convenzionale, adroterapia, produzione di isotopi.

Relativistic kinematics:
Natural units - Scattering reactions decays - Cross section - Matrix element flux phase space - 4-vectors and invariants - Relativistic kinematics

Particle Accelerators:
Short history of accelerators. Electrostatic accelerators. Charged particle sources. Features of accelerators. Particle beams. Emittance and the Liouville theorem. Transfer matrices. Motion in magnetic field. Principle of weak focusing. Quadrupoles. Edge focusing. Linear accelerators. Phase stability. Cyclotrons. Thomas focusing. Synchrotrons. Condition of stability. Twiss formalism. Hill equation. Betatron. Electron and stochastic cooling. Colliders. Luminosity and its measurement. Accelerators for medicine: radiotherapy, adrotherapy, isotope production.

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Appunti e trasparenze del docente

E. Wilson "An introduction to particle accelerators", Oxford University Press, 2001. CERN ACCELERATOR SCHOOL, Proceedings of the Vth General Accelerator Physics Course, Jyvaskyla, Finland, 1992.

Lecture notes and tracing papers by the professor.
The suggested textbook is written in English:

E. Wilson "An introduction to particle accelerators", Oxford University Press, 2001. CERN ACCELERATOR SCHOOL, Proceedings of the Vth General Accelerator Physics Course, Jyvaskyla, Finland, 1992.



Oggetto:

Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì11:00 - 13:00Sala Franzinetti Dipartimento di Fisica
Mercoledì11:00 - 13:00Sala Franzinetti Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 01/03/2023 al 09/06/2023

Oggetto:

Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria ma fortemente consigliata.

No previous attendance required. Attendance at the course is not mandatory, but strongly reccomended.

Oggetto:
Ultimo aggiornamento: 16/01/2023 11:37
Location: https://www.fisicamagistrale.unito.it/robots.html
Non cliccare qui!