Physics - Fisica

MAURO MIGLIORATI
MAURO MIGLIORATI
ANDREA MOSTACCI
ANDREA MOSTACCI

CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al completamento del corso lo studente conoscerà i principi della relatività ristretta, con particolare riferimento al legame con la meccanica classica, l’elettromagnetismo, le trasformazioni dei campi tra sistemi di riferimento inerziali, i principi su cui si basano i moderni acceleratori di particelle, il moto relativistico di cariche in campi elettrici e magnetici e il funzionamento di acceleratori lineari, ciclotroni e sincrotroni
CAPACITA’ APPLICATIVE:
Lo studente sarà in grado di progettare in maniera schematica alcuni dispositivi utilizzati negli acceleratori, come ad esempio i quadrupoli, e discutere il moto delle cariche in questi dispositivi
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente sarà in grado di determinare i principi di funzionamento di un acceleratore circolare grazie ai concetti acquisiti di moto di betatrone e sincrotrone e di utilizzare in maniera indipendente il codice di simulazione ASTRA (A Space Charge Tracking Algorithm).
ABILITA’ DI COMUNICAZIONE
Lo studente sarà in grado di trattare argomenti legati agli acceleratori di particelle utilizzando termini e concetti tipici di questo settore

CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al completamento del corso lo studente conoscerà i principi della relatività ristretta, con particolare
riferimento al legame con la meccanica classica, l’elettromagnetismo, le trasformazioni dei campi
tra sistemi di riferimento inerziali, i principi su cui si basano i moderni acceleratori di particelle, il
moto relativistico di cariche in campi elettrici e magnetici e il funzionamento di acceleratori lineari,
ciclotroni e sincrotroni
CAPACITA’ APPLICATIVE:
Lo studente sarà in grado di progettare in maniera schematica alcuni dispositivi utilizzati negli
acceleratori, come ad esempio i quadrupoli, e discutere il moto delle cariche in questi dispositivi
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente sarà in grado di determinare i principi di funzionamento di un acceleratore circolare
grazie ai concetti acquisiti di moto di betatrone e sincrotrone e di utilizzare in maniera indipendente
il codice di simulazione ASTRA (A Space Charge Tracking Algorithm).
ABILITA’ DI COMUNICAZIONE
Lo studente sarà in grado di trattare argomenti legati agli acceleratori di particelle utilizzando
termini e concetti tipici di questo settore

Lo studente deve avere conoscenze di base di meccanica ed elettromagnetismo.

Non sono richieste propedeuticità.

Richiamo delle leggi fondamentali della fisica classica.
Principio di relatività di Galileo, meccanica newtoniana. Trasformazioni di Galileo, spazio e tempo assoluti. Le Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche.
Limiti della meccanica classica e Teoria della relatività speciale.
Teoria dell'etere. Esperimento di Michelson e Morley, teorie alternative per la spiegazione dei risultati. Trasformazioni di Lorentz e cinematica relativistica. Concetto di simultaneità, dilatazione dei tempi, contrazione delle lunghezze. Trasformazione delle velocità, dinamica relativistica, quantità di moto, energia, trasformazione delle forze.
Equazioni di Maxwell e Relatività.
Trasformazioni delle densità di carica e di corrente, trasformazione dei campi E e B e dei potenziali. Campo di una carica in moto rettilineo uniforme. Covarianza delle Equazioni di Maxwell.
Elettrodinamica Relativistica ed applicazioni agli acceleratori di particelle.
Equazioni del moto di una carica in un campo elettromagnetico in coordinate cartesiane e cilindriche. Carica accelerata in campo elettrico. Effetti curvanti del campo B, moto di ciclotrone. Sviluppo multipolare del campo magnetico in dispositivi magnetici per acceleratori.
Dinamica longitudinale e trasversa di un fascio di particelle. Radiazione di sincrotrone. Tecnologie e Sistemi degli Acceleratori. Sistemi acceleranti a radiofrequenze. Sistemi focheggianti e curvanti negli acceleratori di particelle. Acceleratori lineari. Acceleratori circolari. Stabilità e controllo di fasci di particelle.

Appunti distribuiti dal docente
Libri specifici su acceleratori di particelle, ad es.: S. Y. Lee, Accelerator Physics, World Scientific.

S. Y. Lee, Accelerator Physics, World Scientific.

R. Resnick, Introduction to Special Relativity, John Wiley & Sons Inc.

Spiegazione delle lezioni di teoria e svolgimento di esercizi che seguono il programma del corso su lavagna classica, lavagna multimediale interattiva, tablet con proiezione in aula, oppure mediante presentazioni.

La frequenza al corso è facoltativa

La prova scritta consiste in esercizi sulla relatività e sulla radiazione di una carica accelerata.

La prova orale consiste in una tesina/presentazione dello studente su uno degli argomenti svolti a lezione con approfondimenti e domande anche su altri argomenti

Esempi di domande ed esercizi possono essere trovati sul sito:
https://www.dropbox.com/sh/zzx6rketceaf50v/AADcZEEpOAwrIyEfEipzNHPSa?dl=0