ASTROPARTICLE PHYSICS

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione OF 1) Conoscere le caratteristiche dei raggi cosmici OF 2) Conoscere la natura e le proprietà delle particelle elementari OF 3) Conoscere la natura e le proprietà delle interazioni negli acceleratori OF 4) Conoscere l'equazione del trasporto dei raggi cosmici primari e secondari nell'atmosfera, e lo sviluppo di sciami nell'atmosfera. OF 5) Comprendere lo spettro di energia e la composizione di massa dei raggi cosmici primari OF 6) Comprendere il problema dell'origine di raggi cosmici di altissima energia OF 7) Conoscere l'accelerazione di Fermi al primo e secondo ordine B – Capacità applicative OF 8) Saper dedurre le problematiche di base della fisica delle astroparticelle utilizzando le tecniche osservative OF 9) Essere in grado di applicare la propagazione di particelle di altissima energia come protoni, fotoni, nuclei e neutrini OF 10) Essere in grado di applicare il meccanismo di accelerazione di Fermi al primo e al secondo ordine OF 11) Saper dedurre i limiti delle tecniche di osservazione dei diversi esperimenti presi in considerazione C - Autonomia di giudizio OF 12) Essere in grado di valutare la natura delle particelle interagenti in un determinato processo OF 13) Essere in grado di valutare le metodologie di osservazione per gli esperimenti presentati OF 14) Essere in grado di valutare ogni aspetto del sistema in studio OF 15) Essere in grado di suggerire le tecniche di indagine strumentale più adeguate al tipo di sistema D – Abilità nella comunicazione OF 16) Saper comunicare la natura dei processi fisici in atto al personale privo di formazione scientifica OF 17) Saper descrivere le tecniche fisiche da adottare per una completa indagine del sistema in studio E - Capacità di apprendere OF 18) Avere la capacità di consultare la letteratura scientifica e i metodi fisici di carattere tecnico OF 19) Avere la capacità di valutare descrizioni di carattere tecnico per specifici processi fisici

Canale 1
IRENE DI PALMA Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Generalità sui raggi cosmici. Complementarità fra studio dei Raggi Cosmici e studio delle particelle elementari e delle loro interazioni agli acceleratori. Flusso differenziale, spettro e composizione dei Raggi Cosmici primari. Raggi Cosmici primari e secondari. Spettro di energia e composizione in massa. Equazioni di trasporto dei raggi cosmici primari e secondari nell'atmosfera. Sviluppo di sciami nell'atmosfera. Osservazioni e implicazioni dei raggi cosmici di altissima energia Propagazione di fotoni, nuclei e neutrini di altissima energia: Il cut-off di Greisen-Zatsepin- Kuzmin. Il problema dell'origine dei raggi cosmici di altissima energia Il meccanismo di accelerazione: accelerazione di Fermi al primo e secondo ordine. Cenni sulla morfologia della Galassia Metodi di osservazione/studio dei flussi di Raggi Cosmici primari nello spazio, nell'atmosfera, sulla Terra per energie fino a 1022 eV : rivelazione di protoni, fotoni, nuclei pesanti, muoni, neutrini, sciami estesi. Problemi aperti in fisica delle particelle e Raggi Cosmici: dark matter, antimateria, proprietà dei neutrini (AMS, PAMELA, FERMI, DAMA, CUORE, IceCube, ANTARES, ...) Astronomia con fotoni di alta energia: tecniche sperimentali e risultati (HESS, MAGIC, VERITAS, ...) Astronomia con neutrini di altissima energia (IceCube, ANTARES, KM3NeT, ...) Astronomia con Raggi Cosmici con E1017 eV: tecniche sperimentali e risultati: AGASA, HiReS, Telescope Array, L'Osservatorio Pierre Auger, TUNKA.
Prerequisiti
E' richiesta una conoscenza non superficiale della fisica delle interazioni fondamentali, della fisica delle particelle elementari, dei più comuni rivelatori per particelle.
Testi di riferimento
T. K. Gaisser, R. Engel, E. Resconi, Cosmic Rays and Particle Physics, II edizione, Cambridge Univ. Press, (2016). M. Spurio, Particles and Astrophysics, astronomy and Astrophysics Library, Spinger, 2014. Multiple Messengers and Challenges in Astroparticle Physics, Aloisio R., Coccia E., Vissani F., Capone A, Lipari P., et al, Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-65425-6_4, (2018). A. De Angelis and Mario Pimenta, Introduction to particle and astroparticle physics, Questions to the Universe, Springer, 2015
Frequenza
54 ore frontali totali che includono ore dedicare a calcoli ed esercizi e altre dedicate a dicussione ed approfondimenti.
Modalità di esame
L'esame prevede la discussione di un argomento, scelto in accordo con l'insegnante, fra quelli proposti durante le lezioni tramite la lettura di un articolo scientifico. Tale argomento verrà approfondito in modo particolare dallo/a studente/studentessa. Non è richiesta una relazione scritta. In seguito il docente, con opportune domande riguardanti gli argomenti in programma, potrà verificare la preparazione complessiva del/della candidato/candidata. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso e di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati) Il soddisfacimento degli aspetti sopraindicati secondo una conoscenza di base è condizione necessaria per il raggiungimento di una valutazione pari a 18/30. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente.
Modalità di erogazione
54 ore frontali totali che includono ore dedicare a calcoli ed esercizi e altre dedicate a dicussione ed approfondimenti.
IRENE DI PALMA Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Generalità sui raggi cosmici. Complementarità fra studio dei Raggi Cosmici e studio delle particelle elementari e delle loro interazioni agli acceleratori. Flusso differenziale, spettro e composizione dei Raggi Cosmici primari. Raggi Cosmici primari e secondari. Spettro di energia e composizione in massa. Equazioni di trasporto dei raggi cosmici primari e secondari nell'atmosfera. Sviluppo di sciami nell'atmosfera. Osservazioni e implicazioni dei raggi cosmici di altissima energia Propagazione di fotoni, nuclei e neutrini di altissima energia: Il cut-off di Greisen-Zatsepin- Kuzmin. Il problema dell'origine dei raggi cosmici di altissima energia Il meccanismo di accelerazione: accelerazione di Fermi al primo e secondo ordine. Cenni sulla morfologia della Galassia Metodi di osservazione/studio dei flussi di Raggi Cosmici primari nello spazio, nell'atmosfera, sulla Terra per energie fino a 1022 eV : rivelazione di protoni, fotoni, nuclei pesanti, muoni, neutrini, sciami estesi. Problemi aperti in fisica delle particelle e Raggi Cosmici: dark matter, antimateria, proprietà dei neutrini (AMS, PAMELA, FERMI, DAMA, CUORE, IceCube, ANTARES, ...) Astronomia con fotoni di alta energia: tecniche sperimentali e risultati (HESS, MAGIC, VERITAS, ...) Astronomia con neutrini di altissima energia (IceCube, ANTARES, KM3NeT, ...) Astronomia con Raggi Cosmici con E1017 eV: tecniche sperimentali e risultati: AGASA, HiReS, Telescope Array, L'Osservatorio Pierre Auger, TUNKA.
Prerequisiti
E' richiesta una conoscenza non superficiale della fisica delle interazioni fondamentali, della fisica delle particelle elementari, dei più comuni rivelatori per particelle.
Testi di riferimento
T. K. Gaisser, R. Engel, E. Resconi, Cosmic Rays and Particle Physics, II edizione, Cambridge Univ. Press, (2016). M. Spurio, Particles and Astrophysics, astronomy and Astrophysics Library, Spinger, 2014. Multiple Messengers and Challenges in Astroparticle Physics, Aloisio R., Coccia E., Vissani F., Capone A, Lipari P., et al, Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-65425-6_4, (2018). A. De Angelis and Mario Pimenta, Introduction to particle and astroparticle physics, Questions to the Universe, Springer, 2015
Frequenza
54 ore frontali totali che includono ore dedicare a calcoli ed esercizi e altre dedicate a dicussione ed approfondimenti.
Modalità di esame
L'esame prevede la discussione di un argomento, scelto in accordo con l'insegnante, fra quelli proposti durante le lezioni tramite la lettura di un articolo scientifico. Tale argomento verrà approfondito in modo particolare dallo/a studente/studentessa. Non è richiesta una relazione scritta. In seguito il docente, con opportune domande riguardanti gli argomenti in programma, potrà verificare la preparazione complessiva del/della candidato/candidata. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso e di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati) Il soddisfacimento degli aspetti sopraindicati secondo una conoscenza di base è condizione necessaria per il raggiungimento di una valutazione pari a 18/30. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente.
Modalità di erogazione
54 ore frontali totali che includono ore dedicare a calcoli ed esercizi e altre dedicate a dicussione ed approfondimenti.
  • Codice insegnamento1055362
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoPhysics - Fisica
  • CurriculumFundamental Interactions: Theory and Experiment (Percorso valido anche fini del conseguimento del titolo multiplo italo-francese-svedese-ungherese) - in lingua inglese
  • Anno2º anno
  • Semestre1º semestre
  • SSDFIS/01
  • CFU6