Udine, AA 2003/2004Corso di Laurea in Fisica

Computazionale

Profilo di Fisica ed Astrofisica

delle alte energie

Uno dei 4 profili che si possono scegliere al II anno

Specializzazione in problemi di computing science applicati alla fisica fondamentale.

Richieste: conoscenze di fisica corrispondenti a quelle fornite dai corsi del primo anno di Fisica Moderna, Particelle ed Interazioni Fondamentali, Metodi Monte Carlo

Competenze che si acquisiscono con questo tipo di ricerca:

Metodi avanzati di simulazione per la determinazione delle funzioni di trasferimento di detectors complessi

Metodi dell’ analisi statistica e numerica per la soluzione di problemi legati alla ottimizzazione delle caratteristiche

di un rivelatore e dell’ estrazione del segnale/

Attivita’ di ricerca collegate, nel Dipartimento di Fisica:

-Fisica agli accelleratori

-DELPHI: rivelatore al CERN di Ginevra (analisi dati)- CDF: rivelatore al FNAL di Batavia (Illinois) (calorimetro e analisi dati)-ATLAS: rivelatore in costruzione al CERN (simulazione, hardware, costruzione del rivelatore)

-Astrofisica delle particelle:

- MAGIC: telescopio gamma (software online/offline) - GLAST: satellite della NASA in costruzione a Stanford (CA) (software simulazione ed event display, software analisi)

pp accelerator

Starting in 2007At CERN (Geneva)

ATLAS

In Udine:

Physics analysis: centered on top studies, but other topics available as well

Development and upgrade of the online monitoring for the pixel detector of the ATLAS experiment

Participation to the beam test of the pixel detector prototype

Participation in the activity of the silicon lab at the physics department

Energy of accelerated particles

Cyclotron Berkeley 1937

LHC CERN, Geneva, 2007

Active Galactic Nuclei

Binary Systems

SuperNova Remnant

GLAST

– Gamma-Ray Large Area Space Telescope

– Used to study Gamma rays in the region 30 MeV-100 GeV

– Satellite, to be launched in 2006 – NASA + International Collaboration

(for Italy Bari, Padova, Perugia, Pisa, Roma, Trieste, Udine)

• Contributo di Udine:– Simulations and Validation– Data Classification, Mining Issues– Event Display

MAGIC – Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov

– 17m telescope at Canary Islands– Used to study Gamma rays in

the region 30 GeV-1 TeV– Inauguration on October 10– International Collaboration (for

Italy: Padova, Siena, Udine)– Udine: software for g-hadron

separation (neural nets), DAQ for phase 2

Il percorso e’ organizzato nei seguenti 3 corsi. Lo studente che sceglie questo percorso deve includere 2 corsi a scelta tra questi 3:

FISICA DELLE ALTE ENERGIE

COSMOLOGIA ed ASTROFISICA DELLE PARTICELLE RELATIVITA’ GENERALE

Fisica delle Alte Energie

Docenti: De Angelis, De Lotto

Il corso si propone di fornire le competenze necessarie ad:

-analizzare i dati di un esperimento di fisica delle alte energie-capire un generico articolo scientifico nel settore

Programma

o Cenni sulla fisica delle alte energie. o Fisica oltre il Modello Standard. o Esperimenti classici. o Estrazione ed unfolding dei dati sperimentali.

Parte del corso è dedicata all'analisi di dati reali provenienti da un esperimento di fisica delle alte energie (DELPHI), alla simulazione di eventi fisici provenienti da un esperimento della prossima generazione (ATLAS) e all'analisi di dati di un esperimento di astrofisica gamma (EGRET).

Attivita’ di laboratorio al computer

Caratteristiche del corso

Il corso dura 8 settimane nel secondo quadrimestre

20 lezioni da 50 minuti, e 3 laboratori virtuali, con possibili discussioni in stanza virtuale (VRVS).

Vale 6 crediti (2 di laboratorio, ma lo studente puo’ scegliere I soli crediti di teoria)

Requisiti: Meccanica Quantistica e Particelle Elementari (ad es.: Particelle ed Interazioni Fondamentali)

Il voto finale e’ basato su un seminario e – per la parte di laboratorio – su una relazione.

• Un laboratorio di analisi dati nel contesto di un esperimento

• 48 ore in un periodo da concordarsi con i docenti– 24 ore: una scuola o un

argomento avanzato, seguito da un seminario svolto dallo studente

– 24 ore: un’analisi di dati da un esperimento di fisica o astrofisica delle alte energie, seguita da un articolo scritto dallo studente

Cosmologia ed Astrofisica delle particelle

Docenti: Ullio, Persic, Longo

Il corso si propone di:

-introdurre lo studente alla comprensione degli attuali modelli cosmologici e delle sorgenti cosmiche di alta energia

-passare criticamente in rassegna i diversi strumenti di rivelazione

Programma

o Big Bang e sue implicazioni: Breve introduzione alla relatività generale, modelli cosmologici, osservabili in Cosmologia,materia oscura, formazione delle strutture, Universo inflazionario.

o Osservazioni dell'Universo dopo la Ricombinazione: Neutrini,raggi cosmici, raggi gamma.

o Rivelatori di sorgenti astrofisiche: Richiami sull'interazione radiazione materia, rivelatori per raggi cosmici, X e gamma, strategie per la progettazione di nuovi strumenti.

o Approcci numerici alla fisica astroparticellare: presentazione dei codici numerici: DarkSUSY, CMBfast, esempio di problema ad N-corpi, CORSIKA, GalProp, Geant4.

•48 ore nel III periodo

–24 ore: basi sulla cosmologia e sulla generazione di particelle di altissima energia nel cosmo

•Materia oscura

–24 ore: la rivelazione dei raggi cosmici

Caratteristiche del corso

Relativita’ Generale

Docenti: Sonego, Giannitrapani

Il corso si propone di discutere argomenti avanzati di Relativita’ generale.

48 ore nel III quadrimestre

Programma

o Geometria differenziale.

oTeoria di Einstein della gravitazione.

o Formalismi lagrangiano e hamiltoniano in relatività generale.

o Problema ai valori iniziali.

o Onde gravitazionali.

o Struttura globale di uno spaziotempo.

o Buchi neri.

o Effetti quantistici in un campo gravitazionale.

PARTICELLE ED INTERAZIONI

FONDAMENTALIDocente: Dr. M. Cobal

8 settimane nel II quadrimestre: 24 moduli da 90 minuti Compiti per casa verificano il livello di preparazione

Requisiti: almeno III anno di corso in Matematica, almeno I anno della Laurea Specialistica in FC aver sostenuto Fisica Moderna (o esserne dispensati)

MODALITÀ D'ESAME

Nel primo appello:Voto proposto dalla valutazione di tesine da svolgere Successivamente:Voto proposto dalla valutazione di un colloquio.

Finalita’ del corso Fornire elementi di base della fisica delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali

Particolare attenzione all'aspetto sperimentale (fisica agli acceleratori ed astrofisica delle particelle)

Programma

Quark e leptoni

Interazioni elettrodebole e forte

Calcoli di sezione d'urto

Il Modello Standard.

Interazione radiazione-materia

Rivelatori di particelle;esperimenti ai collider e sui raggi cosmici

Bibliografia

Perkins, High Energy Physics, IV ed., Addison-Wesley.

B.R.Martin e G.Shaw, Particle Physics (2nd ed.), Wiley.

Appunti di lezione, disponibili al sito:

http://www.fisica.uniud.it/~cobal/pif.html