Catalogo dei Corsi di studio

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

Programma

Il corso si tiene in inglese, guardare il programma in inglese.

Testi adottati

Appunti distribuiti dal docente
Materiale disponibile sul sito
https://classroom.google.com/c/MTc3OTM0NDMxOTg0

Prerequisiti

Corsi di Fisica e di Elettromagnetismo di base

Modalità di svolgimento

Lezioni e visite didattiche

Modalità di frequenza

La frequenza è facoltativa, ma consigliata. Se uno studente per qualche motivo non ha potuto effettuare le esperienze di laboratorio, sono previsti dei giorni di recupero da concordare con il docente.

Modalità di valutazione

L'esame richiede comprende una tesina/presentazione

Programma

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, effetto Doppler, interferenza.
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. Effetto Doppler relativistico e aberrazione. 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 di Lagrange e Principio di Hamilton. Lagrangiana ed Hamiltoniana di una carica in un campo elettromagnetico. Carica accelerata in campo E. Effetti curvanti del campo B.
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.

Testi adottati

Appunti distribuiti dal docente

Bibliografia di riferimento

S. Y. Lee, Accelerator Physics, World Scientific. R. Resnick, Introduction to Special Relativity, John Wiley & Sons Inc.

Prerequisiti

Lo studente deve avere conoscenze di base di meccanica ed elettromagnetismo. Non sono richieste propedeuticità.

Modalità di svolgimento

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.

Modalità di frequenza

La frequenza al corso è facoltativa

Modalità di valutazione

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