DIPARTIMENTO DI FISICA NUCLEARE E TEORICA

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1 DIPARTIMENTO DI FISICA NUCLEARE E TEORICA Incontro con le matricole di Fisica 6 Ottobre

2 Presentazione Il Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica (DFNT) dell Università di Pavia nasce nel 1983 dall unificazione degli Istituti di Fisica Nucleare e Fisica Teorica Nel presente Anno Accademico afferiscono al Dipartimento 8 Professori Ordinari, 7 Professori Associati, 16 Ricercatori Universitari, 10 tecnici e 3 amministrativi. Il DFNT ospita la Sezione di Pavia dell Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) che dispone di finanziamenti propri, proprie attrezzature e proprio personale (34 tra ricercatori, tecnici e amministrativi) INFN e DFNT utilizzano poi un grande capannone ed una palazzina appositamente realizzati a poca distanza in Via Ferrata, per la realizzazione di strumentazione per gli esperimenti Il DFNT è coinvolto nella gestione e nell utilizzo a scopi scientifici del Laboratorio Energia Nucleare Applicata (LENA) dell Università che dispone di un reattore di ricerca TRIGA MARK II da 250 KW di potenza Il DNFT e l INFN sono coinvolti nella realizzazione e, in futuro, nell attività di ricerca del Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) in fase di commissioning a poche centinaia di metri dal Dipartimento 2

3 Ricerca DFNT e INFN costituiscono una unica comunità scientifica che svolge attività molto diversificate: Interazioni Fondamentali (gravitazionale, debole, elettromagnetica e forte) dal punto di vista sia sperimentale che teorico. Proprietà dei nuclei atomici (Fisica Nucleare) Proprietà delle particelle elementari (Fisica Subnucleare) Meccanica quantistica Astrofisica teorica e sperimentale (sonde Cassini e AGILE) Econofisica (applicazione di metodi della Fisica Teorica all economia) Terapie antitumorali con Neutroni e Ioni Carbonio Radiobiologia Sviluppi tecnologici nel campo dell elettronica e dei rivelatori di particelle 3

4 Ricerca La maggior parte di queste attività sono svolte in grandi centri di ricerca internazionali e nazionali quali: CERN (Ginevra), FNAL (Chicago), MAMI (Mainz), PSI (Zurigo), LNF (Frascati), LNGS (L Aquila), LENA e CNAO (Pavia) A Pavia vengono progettati e costruiti apparati sperimentali da installare nei Laboratori e viene svolta l analisi dei dati sperimentali raccolti. A Pavia si svolge inoltre una intensa attività di Fisica Teorica Sono in atto collaborazioni con circa 300 istituzioni italiane e straniere Il DFNT e l INFN producono, ogni anno, un centinaio di pubblicazioni su riviste internazionali, una ventina di relazioni a convegni internazionali e numerose tesi di laurea, di laurea magistrale e di dottorato 4

5 Fisica Subnucleare con acceleratori ATLAS e CMS al Large Hadron Collider (LHC) al CERN LHC è un collider pp che è previsto entrare in funzione tra poche settimane dove fasci di protoni saranno fatti collidere ad energie fino a 14 TeV Entrambi gli esperimenti sono progettati per la ricerca del Bosone di Higgs (elemento fondamentale del cosiddetto Modello Standard), per la ricerca di nuove particelle previste dalle Teorie Supersimmetriche (SUSY) e per la rivelazione di nuovi ed inaspettati fenomeni che si possano manifestare a queste energie fino ad oggi inesplorate 5

6 Fisica Subnucleare con acceleratori CDF al Tevatron di FNAL L esperimento studia le interazioni protone-antiprotone a 1.96 TeV con particolare riguardo alla fisica dei quark pesanti (top, bottom), alla violazione di CP e fisica di precisione dello Standard Model MEG al PSI di Zurigo Studio della violazione del numero leptonico tramite la rivelazione del decadimento radiativo del muone (μ e γ). Tale decadimento dimostrerebbe l esistenza di nuova fisica. Misura estremamente difficile. 6

7 Fisica Subnucleare senza acceleratori ICARUS ai LNGS Ricerca delle oscillazioni di neutrino mediante un rivelatore ad Ar liquido esposto a fasci di neutrini provenienti dal CERN e, in seguito, ricerca del decadimento del protone WARP ai LNGS Ricerca della materia oscura sotto forma di particelle pesanti debolmente interagenti (WIMP) mediante un rivelatore ad Ar liquido e gassoso ARGO Studio di sciami generati nell atmosfera da raggi cosmici. Rivelatore di m 2 situato in Tibet a 4300 m sul livello del mare Ricostruzione di un evento prodotto da un raggio cosmico in ICARUS 7

8 Fisica Nucleare sperimentale GDHN a MAMI Raffinato esperimento sulle interazioni tra fotoni polarizzati e protoni polarizzati per verificare la struttura interna del protone con particolare riguardo allo spin ATHENA al CERN Studio della produzione di anti-idrogeno mediante cattura in apposite trappole elettromagnetiche di positroni e antiprotoni Sono in preparazione esperimenti per determinare il comportamento dell antimateria in campi gravitazionali al CERN e ulteriori studi sull annichilazione protone-antiprotone nell esperimento PANDA al GSI 8

9 Fisica applicata alla medicina BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) Studio per la cura di tumori al fegato ed ai polmoni mediante l irraggiamento con neutroni N2P Studio di rivelatori per misure ad alta precisione di flussi di neutroni per applicazioni in medicina nucleare, dosimetria e sicurezza Radiobiologia Studio dei meccanismi di azione delle radiazioni ionizzanti sulle strutture biologiche con applicazioni in radioterapia, radiodiagnostica e radioprotezione. Studio degli effetti delle radiazioni nello spazio 9

10 Astrofisica e Fisica Spaziale Sonda Cassini Sonda spaziale per la ricerca di onde gravitazionali, misura di precisione della deflessione di onde elettromagnetiche nel campo gravitazionale del Sole AGILE Missione spaziale dedicata all astronomia delle sorgenti gamma per lo studio dei nuclei galattici attivi, di gamma ray burst e di sorgenti galattiche Studi teorici sulla materia oscura 10

11 Fisica delle particelle elementari Fisica Teorica Studio della produzione del Bosone di Higgs, del quark top e di W e Z mediante metodi computazionali di elevata precisione. Studi preparatori alla fisica di LHC Fisica Adronica Studio delle proprietà dei nucleoni (p, n) liberi e nel mezzo nucleare con particolare riguardo alla struttura interna del protone, le distribuzioni di carica e di corrente nei nuclei Fisica Nucleare Proprietà dei nuclei studiate mediante reazioni con sonde elettromagnetiche (e - e γ) o deboli (ν) Econofisica Disciplina emergente che riguarda l analisi dei mercati finanziari mediante l applicazione di raffinate tecniche computazionali e di modelli tipici della fisica teorica e della meccanica statistica! e +! e - 11

12 Gravità quantistica Fisica Teorica Studio di teorie quantistiche della gravitazione che possano conciliare la Relatività Generale e la Meccanica Quantistica. A Pavia si studiano aspetti della fisica dei buchi neri, della teoria delle stringhe e della cosmologia relativistica Fondamenti della Meccanica quantistica Studio dei fondamenti logici della meccanica quantistica ΔE x Δt~h/2π Deformazione dello spazio-tempo nelle vicinanze di un buco nero 12

13 Corsi a scelta (Laurea triennale) Corso Crediti Docente Struttura dei Nuclei 6 F.D. Pacati Elettrodinamica e relatività 6 M. Carfora Introduzione alla Fisica dei plasmi 6 M. Bornatici Introduzione alla Fisica dei solidi 6 F. Marabelli Storia della Fisica 6 L. Fregonese Complementi di Fisica di base 6 A. De Ambrosis Introduzione all astronomia 6 P. Caraveo Meccanica statistica 6 G. Zambotti Elettronica fisica 6 M. Corti Tecniche digitali di acquisizione dati 6 M. Corti Ottica 6 P. Galinetto Tecnologie fisiche e beni culturali 6 P. Galinetto Fisica delle radiazioni ionizzanti 6 S. Altieri Equazioni differenziali e sistemi dinamici 6 E. Vitali 13