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Oggetto:
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Neutrinos in Astrophysics and Cosmology

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Neutrini in Astrofisica e Cosmologia

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Anno accademico 2023/2024

Codice dell'attività didattica
FIS0196
Docenti
Andrea Molinario (Titolare)
Carlo Francesco Vigorito (Titolare)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Raggi Cosmici
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Inglese
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti

Knowledge of basic concepts of Particle and Nuclear physics.


Conoscenza dei concetti base della Fisica delle Particelle e Nucleare
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

The course is aimed at providing the knowledge about the properties and the interactions of neutrinos, in particular with reference to the reciprocal role which they play in the evolution of astrophysical objects (Sun, Supernovae and other astrophysical sources).

L'insegnamento intende fornire una conoscenza delle  proprietà e delle interazioni dei neutrini, in particolare per il ruolo reciproco che essi giocano nell'evoluzione degli oggetti astrofisici (Sole, supernovae e altre sorgenti  astrofisiche).

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Risultati dell'apprendimento attesi

Knowledge and understanding

Knowledge and understanding of the mechanisms of production of neutrinos by astrophysical objects and of the experimental methods for their detection.

Knowledge and understanding of the scientific route, theoretical and experimental, through which neutrinos and their properties have been foreseen and discovered, even including neutrinos not generated by astrophysical objects (nuclear reactors and  neutrino beams).

Knowledge and understanding of the methods and instruments which allow to study neutrino properties.

 

Applying knowledge and understanding

Capability to discuss and explain, according to the theories which have been developed, results of experiments to infer the fundamental properties of neutrinos, in particular with regard to neutrino oscillations in vacuum and in matter.

Conoscenza e capacità di comprensione

Conoscenza e comprensione dei meccanismi di produzione dei neutrini da parte di oggetti astrofisici e dei metodi sperimentali per la loro rivelazione.

Conoscenza e comprensione del percorso scientifico, teorico e sperimentale, attraverso il quale si sono previsti e scoperti i neutrini e le loro proprietà includendo anche neutrini non di origine astrofisica (reattori nucleari, fasci artificiali di neutrini).

Conoscenza e comprensione dei metodi e degli strumenti che permettono lo studio delle proprietà dei neutrini.

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Capacità di discutere ed interpretare, in base alle teorie che sono state sviluppate, i risultati di esperimenti al fine di derivare le proprietà fondamentali dei neutrini, in particolare per quanto riguarda le oscillazioni dei neutrini nel vuoto e nella materia.

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Modalità di insegnamento

Lectures will be delivered in class with the support of scientific papers and slides. When necessary, some calculations will be performed at the blackboard.

  • Students should be registered on Campusnet platform, the only official channel with which teachers can quickly reach out the students.
  • All didactic material will be available on Moodle platform.
  • All lectures of academic year 2023/2024 will be given in presence.
  • Topics of the course will be shared among the two teachers.

 

Le modalità d'insegnamento del corso consistono in lezioni  frontali con articoli e diapositive di supporto e,  quando necessario, lo sviluppo di  calcoli alla lavagna.

  • E' importante che gli studenti siano registrati sulla piattaforma Campusnet, unico canale di comunicazione ufficiale che i docenti avranno a disposizione per contattare rapidamente gli studenti.

  • Il materiale didattico  sara' disponibile sulla piattaforma Moodle.

  • Le lezioni dell'a.a 2023/2024 saranno in presenza.

  • Gli argomenti dell'insegnamento verranno divisi tra i due docenti titolari.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Exam wil consist of an oral test, typically lasting 45 minutes. The exam sets in with a topic on choice of the student, then a series of questions on the different topics of interest will be asked.

Correctness of the exposure and the level of detail will be taken into account for the evaluation of the exam.

 

L'esame consiste in una prova orale, della durata tipica di 45 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare  ab initio  un argomento a scelta dello studente/studentessa, successivamente integrato  da domande inerenti ai vari argomenti trattati a lezione.

Verranno valutate la correttezza, la profondità e l'organicità dell'esposizione.

 

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Attività di supporto

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Programma

 

  • Introduction 
    • Historical Introduction
    • The Reines-Cowan experiment: first  observation
    • Neutrino mass and flavor
    • Neutrino Oscillations in Vacuum and in Matter
  • Neutrino detectors:  general overview on the detection channels and the adopted technical solutions 
  • Solar Neutrinos
    • Solar Models
    • Solar Neutrinos production and detection
  • Neutrinos from Stellar Core Collapse
    • Stellar Evolution
    • Stellar Core Collapse
    • Supernova 1987A
    • Supernova Neutrino Detection
  • Neutrinos from Astrophysical sources
    • High Energy Neutrinos Production
    • High Energy Neutrinos Detection
  • Cosmological Neutrinos
    • Cosmic Neutrino Background
    • Detection Possibilities
  • Atmospheric Neutrinos
    • Cosmic Rays
    • Atmospheric Neutrino Flux
    • Atmospheric Neutrino  Detection
  • Neutrino from Artificial Sources
    • Reactor neutrinos
    • Accelerator Neutrinos
    • Oscillation Parameters

  • Introduzione
    • Cenni Storici
    • L’esperimento di Reines-Cowan e la scoperta del  νe
    • Massa e numero di specie dei neutrini
    • Oscillazioni nel vuoto e nella materia
  • Rivelatori per neutrini: introduzione  generale sui possibili canali di interazione e sulle soluzioni tecniche adottate  
  • Neutrini Solari
    • Modelli  solari
    • Emissione e rivelazione dei neutrini solari
  • Neutrini da collasso gravitazionale stellare
    • Evoluzione stellare
    • Collasso gravitazionale stellare
    • Supernova 1987A
    • Rivelazione di neutrini da supernova
  • Neutrini da sorgenti astrofisiche
    • Produzione dei neutrini di alta energia
    • Rivelazione dei neutrini di alta energia
  • Neutrini cosmologici
    • Fondo cosmico di neutrini
    • Possibilità di rivelazione
  • Neutrini atmosferici
    • I raggi cosmici
    • Flusso dei neutrini atmosferici
    • Rivelazione dei neutrini atmosferici
  • Esperimenti con sorgenti artificiali di neutrini
    • Esperimenti con neutrini prodotti da reattori nucleari
    • Eperimenti con fasci di neutrini
    • Misure dei parametri di oscillazione

Testi consigliati e bibliografia

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Lecture notes by Prof. Galeotti: "Lezioni di Astrofisica Neutrinica" (Lectures on neutrino astrophysics).


Updates, additional material and bibliography will be provided during the course.

Dispense Prof. Galeotti: "Lezioni di Astrofisica Neutrinica".

Aggiornamenti, integrazioni e bibliografia verranno forniti durante l'insegnamento.



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Martedì11:00 - 13:00Aula Verde Dipartimento di Fisica
Venerdì9:00 - 11:00Aula Verde Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 25/09/2023 al 12/01/2024

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Note

Lectures to be held in English unless a different agreement with the students is found.

Le lezioni saranno tenute in Inglese a meno di un diverso accordo con gli/le studenti/studentesse.

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Ultimo aggiornamento: 18/09/2023 10:23
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