FISICA
Corso di laurea magistrale
Piano di Studi
Curricula:
- INTERAZIONI FONDAMENTALI
- FISICA TEORICA
- FISICA DELLA MATERIA
- FISICA MEDICA
- ASTRONOMIA E ASTROFISICA
- GENERALE
INTERAZIONI FONDAMENTALI
Primo anno
Laboratorio Interazioni Fondamentali (15 cfu)
- Obiettivi formativi: Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
- Obiettivi formativi: Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
9 cfu a scelta nel gruppo IF: Gruppo 1
- IF: Corsi FIS02
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
9 cfu a scelta nel gruppo IF: gruppo IF
- Libera scelta di contenuto IF
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Recent Highlights in Fundamental Interactions (3 cfu)
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Introduzione alla fisica dei neutrini (3 cfu)
- Il corso vuole essere una introduzione autoconsistente alla fisica dei neutrini
partendo dalle osservazioni sperimentali: decadimento beta e interazioni con la
materia, che hanno determinato l’esistenza dei tre tipi di neutrini.
Neutrini dal decadimento beta. Evidenza sperimentale di tre tipi di neutrini.Elicita’ dei neutrini. Sezioni d’urto di interazione di neutrini: di corrente carica e neutra. Fenomenologia delle oscillazioni di neutrini con esperimenti con acceleratori, reattori nucleari e con neutrini solari e atmosferici per la determinazione dei parametri dell’oscillazione. Matrice PNMS e differenze dei quadrati delle masse dei neutrini. Misura diretta delle masse dei tre tipi di neutrini.
Neutrini da supernova e importanza dei neutrini anche in astrofisica e cosmologia.
- Il corso vuole essere una introduzione autoconsistente alla fisica dei neutrini
partendo dalle osservazioni sperimentali: decadimento beta e interazioni con la
materia, che hanno determinato l’esistenza dei tre tipi di neutrini.
Neutrini dal decadimento beta. Evidenza sperimentale di tre tipi di neutrini.Elicita’ dei neutrini. Sezioni d’urto di interazione di neutrini: di corrente carica e neutra. Fenomenologia delle oscillazioni di neutrini con esperimenti con acceleratori, reattori nucleari e con neutrini solari e atmosferici per la determinazione dei parametri dell’oscillazione. Matrice PNMS e differenze dei quadrati delle masse dei neutrini. Misura diretta delle masse dei tre tipi di neutrini.
Neutrini da supernova e importanza dei neutrini anche in astrofisica e cosmologia.
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Esperimenti fondamentali nella fisica delle particelle elementari (3 cfu)
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Armi nucleari, disarmo e proliferazione nucleare. (6 cfu)
- L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze sulla struttura e funzionamento delle armi nucleari, sullo stato attuale della loro diffusione, sui trattati che riguardano le armi nucleari e sui rischi che oggi corre l’umanità come conseguenza della presenza di armi nucleari.
- L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze sulla struttura e funzionamento delle armi nucleari, sullo stato attuale della loro diffusione, sui trattati che riguardano le armi nucleari e sui rischi che oggi corre l’umanità come conseguenza della presenza di armi nucleari.
6 cfu a scelta nel gruppo IF. Gruppo 3
- corsi a scelta fra le attività affini e integrative
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
9 cfu a scelta nel gruppo IF: Gruppo 4
- gruppo per attività a scelta
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Particle Dark Matter (6 cfu)
- Lo scopo del corso è di introdurre il problema della materia oscura, la sua ricerca diretta, e la ricerca agli acceleratori di particelle. Verranno discusse le motivazioni che hanno portato all'introduzione dell'ipotesi dell'esistenza di una materia non barionica e i principali modelli di estensione del modello standard. Si discuteranno le tecniche sperimentali di rivelazione diretta a massa bassa e intermedia. Si presenteranno le ricerche di particelle candidate di materia oscura agli acceleratori di particelle. Verranno passati in rassegna gli esperimenti in corso e le direzioni sperimentali future.
- Lo scopo del corso è di introdurre il problema della materia oscura, la sua ricerca diretta, e la ricerca agli acceleratori di particelle. Verranno discusse le motivazioni che hanno portato all'introduzione dell'ipotesi dell'esistenza di una materia non barionica e i principali modelli di estensione del modello standard. Si discuteranno le tecniche sperimentali di rivelazione diretta a massa bassa e intermedia. Si presenteranno le ricerche di particelle candidate di materia oscura agli acceleratori di particelle. Verranno passati in rassegna gli esperimenti in corso e le direzioni sperimentali future.
Armi nucleari, disarmo e proliferazione nucleare. (6 cfu)
- L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze sulla struttura e funzionamento delle armi nucleari, sullo stato attuale della loro diffusione, sui trattati che riguardano le armi nucleari e sui rischi che oggi corre l’umanità come conseguenza della presenza di armi nucleari.
- L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze sulla struttura e funzionamento delle armi nucleari, sullo stato attuale della loro diffusione, sui trattati che riguardano le armi nucleari e sui rischi che oggi corre l’umanità come conseguenza della presenza di armi nucleari.
Prova finale (45 cfu)
6 cfu a scelta nel gruppo IF: Gruppo 2
- Corsi caratterizzanti FIS05
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
12 cfu a scelta nel gruppo Liberi 12 CFU
- Corsi liberi
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Fisica dei sistemi a molti corpi S (6 cfu)
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
Informatica con laboratorio (6 cfu)
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Fisica applicata ai beni culturali (9 cfu)
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Recent Highlights in Fundamental Interactions (3 cfu)
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
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Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Quantum fields and topology (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Elementi di fisiologia, fisiopatologia e diagnostica (6 cfu)
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
Multimessenger Physics Laboratory (9 cfu)
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
Algoritmi di spettroscopia (3 cfu)
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
Fisica dei materiali in bassa dimensionalità (6 cfu)
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
Teorie della gravitazione A (6 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Teorie della gravitazione (9 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Solitoni topologici e aspetti non perturbativi delle teorie di gauge (6 cfu)
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Teoria dei gruppi (6 cfu)
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Buchi neri astrofisici (6 cfu)
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Introduzione alla teoria Bayesiana della probabilità (6 cfu)
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Oceanografia fisica su grande scala (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche (9 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
Fisica medica I (9 cfu)
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Misure fisiche nella Normativa Ambientale (3 cfu)
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Topological quantum field theory (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Teoria delle reazioni nucleari A (6 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
Cromodinamica quantistica (9 cfu)
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Astrofisica extragalattica e cosmologia (9 cfu)
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Fisica del plasma sperimentale (6 cfu)
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Plasmi Teoria Cinetica (6 cfu)
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Metodi numerici della Fisica Teorica (9 cfu)
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
Fisica dei dispositivi elettronici (6 cfu)
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
Plasmi A (6 cfu)
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
Fisica delle Particelle (9 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Teoria delle reazioni nucleari (9 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Metodi algebrici della Meccanica Quantistica (6 cfu)
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Acceleratori Laser-Plasma (6 cfu)
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Chimica Fisica Molecolare (9 cfu)
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Esperimenti fondamentali nella fisica delle particelle elementari (3 cfu)
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Processi astrofisici (9 cfu)
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Particle Dark Matter (6 cfu)
- Lo scopo del corso è di introdurre il problema della materia oscura, la sua ricerca diretta, e la ricerca agli acceleratori di particelle. Verranno discusse le motivazioni che hanno portato all'introduzione dell'ipotesi dell'esistenza di una materia non barionica e i principali modelli di estensione del modello standard. Si discuteranno le tecniche sperimentali di rivelazione diretta a massa bassa e intermedia. Si presenteranno le ricerche di particelle candidate di materia oscura agli acceleratori di particelle. Verranno passati in rassegna gli esperimenti in corso e le direzioni sperimentali future.
- Lo scopo del corso è di introdurre il problema della materia oscura, la sua ricerca diretta, e la ricerca agli acceleratori di particelle. Verranno discusse le motivazioni che hanno portato all'introduzione dell'ipotesi dell'esistenza di una materia non barionica e i principali modelli di estensione del modello standard. Si discuteranno le tecniche sperimentali di rivelazione diretta a massa bassa e intermedia. Si presenteranno le ricerche di particelle candidate di materia oscura agli acceleratori di particelle. Verranno passati in rassegna gli esperimenti in corso e le direzioni sperimentali future.
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
9 cfu a scelta nel gruppo Teorico: laboratori
- Corsi FIS01
Laboratorio Interazioni fondamentali S (9 cfu)
- Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
- Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
6 cfu a scelta nel gruppo Teorico: astrofisica
- Corso caratterizzante - Fisica Teorica
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
15 cfu a scelta nel gruppo Liberi 15 CFU
- Corsi liberi
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Fisica dei sistemi a molti corpi S (6 cfu)
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
Informatica con laboratorio (6 cfu)
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
Fisica ai collisionatori adronici S (6 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Fisica applicata ai beni culturali (9 cfu)
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Recent Highlights in Fundamental Interactions (3 cfu)
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
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Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Quantum fields and topology (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Elementi di fisiologia, fisiopatologia e diagnostica (6 cfu)
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
Multimessenger Physics Laboratory (9 cfu)
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
Algoritmi di spettroscopia (3 cfu)
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
Fisica dei materiali in bassa dimensionalità (6 cfu)
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
Teorie della gravitazione A (6 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Teorie della gravitazione (9 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Solitoni topologici e aspetti non perturbativi delle teorie di gauge (6 cfu)
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Teoria dei gruppi (6 cfu)
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Buchi neri astrofisici (6 cfu)
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Introduzione alla teoria Bayesiana della probabilità (6 cfu)
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Oceanografia fisica su grande scala (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche (9 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
Fisica medica I (9 cfu)
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Misure fisiche nella Normativa Ambientale (3 cfu)
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Topological quantum field theory (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Teoria delle reazioni nucleari A (6 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
Cromodinamica quantistica (9 cfu)
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Astrofisica extragalattica e cosmologia (9 cfu)
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Fisica del plasma sperimentale (6 cfu)
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Plasmi Teoria Cinetica (6 cfu)
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Metodi numerici della Fisica Teorica (9 cfu)
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
Fisica dei dispositivi elettronici (6 cfu)
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
Plasmi A (6 cfu)
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
Fisica delle Particelle (9 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Teoria delle reazioni nucleari (9 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Metodi algebrici della Meccanica Quantistica (6 cfu)
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Acceleratori Laser-Plasma (6 cfu)
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Chimica Fisica Molecolare (9 cfu)
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Esperimenti fondamentali nella fisica delle particelle elementari (3 cfu)
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Processi astrofisici (9 cfu)
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Fondamenti di ottica (6 cfu)
- Il corso copre le basi dell’ottica classica, discutendo i concetti di interferenza, diffrazione e birifrangenza,
con l’obiettivo di giungere alla discussione di alcuni fenomeni rilevanti per le loro applicazioni in ambito
fotonico, optoelettronico, della microscopia ottica avanzata e della manipolazione della materia. Il corso
prevede la visita ad alcuni laboratori di ricerca.
- Richiami di ottica geometrica ed elettromagnetismo. Interferenza, interferometri. Cavità ottiche.
Diffrazione.
- Polarizzazione della luce, dicroismo, birifrangenza, effetti acusto- ed elettro-ottici.
- Fasci gaussiani, radiazione laser. Guide d’onda. Basi di ottica a trasformata di Fourier. Microscopia
ottica e sue varianti sub-diffrazione. Pinzette ottiche.
- Visita di alcuni laboratori di ottica (4 ore)
- Il corso copre le basi dell’ottica classica, discutendo i concetti di interferenza, diffrazione e birifrangenza,
con l’obiettivo di giungere alla discussione di alcuni fenomeni rilevanti per le loro applicazioni in ambito
fotonico, optoelettronico, della microscopia ottica avanzata e della manipolazione della materia. Il corso
prevede la visita ad alcuni laboratori di ricerca.
- Richiami di ottica geometrica ed elettromagnetismo. Interferenza, interferometri. Cavità ottiche.
Diffrazione.
- Polarizzazione della luce, dicroismo, birifrangenza, effetti acusto- ed elettro-ottici.
- Fasci gaussiani, radiazione laser. Guide d’onda. Basi di ottica a trasformata di Fourier. Microscopia
ottica e sue varianti sub-diffrazione. Pinzette ottiche.
- Visita di alcuni laboratori di ottica (4 ore)
9 cfu a scelta nel gruppo Teorico: microfisica
- Corso caratterizzante - Fisica Teorica
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Prova finale (45 cfu)
18 cfu a scelta nel gruppo Teorico: affini e integrativi
- Altri corsi DI NECESSARIA ATTIVAZIONE per il curriculum di Fisica teorica
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Cromodinamica quantistica (9 cfu)
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Laboratorio di fisica della materia e nanotecnologie (15 cfu)
- Metodologie sperimentali di analisi spettrale, interferometria, olografia ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per micro-nanofotonica. Tecniche di microscopia.
- Metodologie sperimentali di analisi spettrale, interferometria, olografia ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per micro-nanofotonica. Tecniche di microscopia.
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
9 cfu a scelta nel gruppo struttura: a scelta
- Corso consigliato per il curriculum di Fisica della Materia
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
Algoritmi di spettroscopia (3 cfu)
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
Fisica dei materiali in bassa dimensionalità (6 cfu)
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Oceanografia fisica su grande scala (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Plasmi Teoria Cinetica (6 cfu)
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Plasmi A (6 cfu)
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Acceleratori Laser-Plasma (6 cfu)
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
Chimica Fisica Molecolare (9 cfu)
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Termodinamica Quantistica (6 cfu)
- Obiettivi formativi:il corso tratta argomenti moderni di termodinamica fuori equilibrio di sistemi fisici in regime quantistico, con lo scopo di introdurre gli studenti alla nuova branca di ricerca denominata “termodinamica quantistica. Il corso si apre con una parte introduttiva dedicata ai fondamenti meccanici (classici) della termodinamica e alle relazioni di fluttuazioni classiche. Alcune nozioni di teoria dell’informazione quantistica saranno propedeutiche allo studio delle relazioni di fluttuazione quantistiche e a temi caldi di ricerca quali ad esempio le macchine termiche quantistiche,il principio di Landauer in regime quantum e le loro applicazioni ali computer quantistici.
- Obiettivi formativi:il corso tratta argomenti moderni di termodinamica fuori equilibrio di sistemi fisici in regime quantistico, con lo scopo di introdurre gli studenti alla nuova branca di ricerca denominata “termodinamica quantistica. Il corso si apre con una parte introduttiva dedicata ai fondamenti meccanici (classici) della termodinamica e alle relazioni di fluttuazioni classiche. Alcune nozioni di teoria dell’informazione quantistica saranno propedeutiche allo studio delle relazioni di fluttuazione quantistiche e a temi caldi di ricerca quali ad esempio le macchine termiche quantistiche,il principio di Landauer in regime quantum e le loro applicazioni ali computer quantistici.
Entanglement: advanced theoretical concepts and applications in quantum technologies (3 cfu)
9 cfu a scelta nel gruppo Struttura: microfisico 1
- Corso caratterizzante per il curriculum di Fisica della Materia Plasmi, Stato solido
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
9 cfu a scelta nel gruppo Struttura: teorico
- Corso caratterizzante per il curriculum di Fisica della Materia
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
9 cfu a scelta nel gruppo Struttura: microfisico 2
- Corsi caratterizzanti curriculum struttura: sistemi complessi, sistemi disordinati
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Prova finale (45 cfu)
6 cfu a scelta nel gruppo Struttura: Astrofisica
- Struttura: FIS05
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
9 cfu a scelta nel gruppo Liberi 9 CFU
- Tutti gli insegnamenti del corso di laurea fino a 9 CFU
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Fisica dei sistemi a molti corpi S (6 cfu)
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
Informatica con laboratorio (6 cfu)
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
Fisica ai collisionatori adronici S (6 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Fisica applicata ai beni culturali (9 cfu)
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Recent Highlights in Fundamental Interactions (3 cfu)
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
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- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
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Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Quantum fields and topology (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Elementi di fisiologia, fisiopatologia e diagnostica (6 cfu)
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
Multimessenger Physics Laboratory (9 cfu)
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
Algoritmi di spettroscopia (3 cfu)
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
Fisica dei materiali in bassa dimensionalità (6 cfu)
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
Teorie della gravitazione A (6 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Teorie della gravitazione (9 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Solitoni topologici e aspetti non perturbativi delle teorie di gauge (6 cfu)
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Teoria dei gruppi (6 cfu)
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Buchi neri astrofisici (6 cfu)
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Introduzione alla teoria Bayesiana della probabilità (6 cfu)
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Oceanografia fisica su grande scala (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche (9 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
Fisica medica I (9 cfu)
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Topological quantum field theory (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Teoria delle reazioni nucleari A (6 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
Cromodinamica quantistica (9 cfu)
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Astrofisica extragalattica e cosmologia (9 cfu)
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Fisica del plasma sperimentale (6 cfu)
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Plasmi Teoria Cinetica (6 cfu)
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Metodi numerici della Fisica Teorica (9 cfu)
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
Fisica dei dispositivi elettronici (6 cfu)
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
Plasmi A (6 cfu)
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
Fisica delle Particelle (9 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Teoria delle reazioni nucleari (9 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Metodi algebrici della Meccanica Quantistica (6 cfu)
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Acceleratori Laser-Plasma (6 cfu)
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Chimica Fisica Molecolare (9 cfu)
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Esperimenti fondamentali nella fisica delle particelle elementari (3 cfu)
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Processi astrofisici (9 cfu)
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Fisica medica I (9 cfu)
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
Laboratorio di fisica medica (12 cfu)
- Nel corso di laboratorio viene effettuata la caratterizzazione di scintillatori, fotorivelatori e sensori allo stato solido per la misura di campi di radiazioni ionizzanti. Saranno implementate tecniche sperimentali di imaging con sistemi diagnostici di media-alta complessita’, quali TAC, SPECT, PET . Inoltre verranno effettuate simulazioni a calcolatore di codici Monte Carlo.
This Hands-on-laboratory covers, the charatherization of scintillators photodetectors adn solid state sensors for the mesurament of ionasing radiation fields. Experimental immaging techiques are implemented and make use of medium/high complexity diagnostic systems, such as, CT, SPECT and PET.Computer simulationswith Monte Carlo codes are also performed.
- Nel corso di laboratorio viene effettuata la caratterizzazione di scintillatori, fotorivelatori e sensori allo stato solido per la misura di campi di radiazioni ionizzanti. Saranno implementate tecniche sperimentali di imaging con sistemi diagnostici di media-alta complessita’, quali TAC, SPECT, PET . Inoltre verranno effettuate simulazioni a calcolatore di codici Monte Carlo.
9 cfu a scelta nel gruppo Medica: teorica
- Corso caratterizzante per il curriculum di Fisica Medica
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
6 cfu a scelta nel gruppo Medica: microfisico
- Corsi FIS03/04
Fisica dei Biosistemi (9 cfu)
- L'insegnamento si focalizza sui principi fisici che caratterizzano la materia attiva, partendo dalla comprensione dei meccanismi che regolano i processi nei sistemi biologici “modello” per arrivare alla caratterizzazione di sistemi e materiali “bio-ispirati”, introducendo nuovi modelli ed approcci di particolare rilevanza nell’ambito della scienza dei materiali.
Particolare attenzione è dedicata alle strutture, alle simmetrie, alle interazioni molecolari, ai processi di self-assembly, alle proprietà meccaniche e meccano-sensibili dei sistemi biologici coinvolti nello sviluppo di attuatori e materiali innovativi.
Inoltre si introducono le più recenti tecniche di imaging, sviluppate nel campo della microscopia ottica a fluorescenza e a super-risoluzione, e le loro applicazioni allo studio dei processi e delle interazioni molecolari in sistemi biologici di interesse.
The course will focus on the physics relevant for active matter, starting from the understanding of the mechanisms regulating the processes in "model" biological systems to get to the characterization of "bio-inspired" systems and biomimetic materials, introducing new models and approaches of strong relevance in materials science.
Attention will be given to structures, symmetries, molecular interactions, self-assembly processes, mechanical and mechano-sensitive properties of biological systems relevant in the development of innovative actuators and materials.
The most recent imaging techniques in the field of fluorescence and super-resolution optical microscopy will be covered, along with their applications to the study of processes and of the molecular interactions in relevant biological systems.
- L'insegnamento si focalizza sui principi fisici che caratterizzano la materia attiva, partendo dalla comprensione dei meccanismi che regolano i processi nei sistemi biologici “modello” per arrivare alla caratterizzazione di sistemi e materiali “bio-ispirati”, introducendo nuovi modelli ed approcci di particolare rilevanza nell’ambito della scienza dei materiali.
Particolare attenzione è dedicata alle strutture, alle simmetrie, alle interazioni molecolari, ai processi di self-assembly, alle proprietà meccaniche e meccano-sensibili dei sistemi biologici coinvolti nello sviluppo di attuatori e materiali innovativi.
Inoltre si introducono le più recenti tecniche di imaging, sviluppate nel campo della microscopia ottica a fluorescenza e a super-risoluzione, e le loro applicazioni allo studio dei processi e delle interazioni molecolari in sistemi biologici di interesse.
The course will focus on the physics relevant for active matter, starting from the understanding of the mechanisms regulating the processes in "model" biological systems to get to the characterization of "bio-inspired" systems and biomimetic materials, introducing new models and approaches of strong relevance in materials science.
Attention will be given to structures, symmetries, molecular interactions, self-assembly processes, mechanical and mechano-sensitive properties of biological systems relevant in the development of innovative actuators and materials.
The most recent imaging techniques in the field of fluorescence and super-resolution optical microscopy will be covered, along with their applications to the study of processes and of the molecular interactions in relevant biological systems.
Introduzione alla biofisica molecolare (6 cfu)
- L'insegnamento introduce a concetti di base come la struttura delle biomolecole (proteine, acidi nucleici, carboidrati, cofattori, lipidi) e le loro funzioni (proteine strutturali, enzimi, recettori, proteine di membrana; Acidi nucleici: deposito e trasferimento dell’informazione genetica; componenti della membrana cellulare).
Si illustrano inoltre i principali metodi di spettroscopia molecolare (Spettroscopia elettronica: assorbimento UV/vis, dicroismo circolare, fluorescenza e fosforescenza; Spettroscopia vibrazionale di biomolecole: IR e Raman) e di indagine strutturale (Cristallografia a raggi X, NMR e microscopia elettronica).
Una parte del corso è dedicata alla modellistica delle biomolecole: modelli atomistici, metodi quanto-meccanici (QM), meccanica molecolare e campi di forza empirici, dinamica molecolare e accelerata (replica exchange e metadinamica) fino alla predizione e disegno di strutture di proteine. Si illustrano inoltre i concetti generali alla base dei modelli a multiscala: PES/FES, variabili collettive, modelli coarse grained, a rete elastica e modelli di Go, modelli di solvente implicito, modelli di membrana implicita, altri modelli “continui”.
Infine sono illustrate alcune applicazioni riguardanti: i recettori di membrana e la trasmissione degli impulsi nervosi, le interfacce bio-non bio (ad es, nanoparticelle funzionalizzate), la struttura e la fotofisica delle proteine fluorescenti.
- L'insegnamento introduce a concetti di base come la struttura delle biomolecole (proteine, acidi nucleici, carboidrati, cofattori, lipidi) e le loro funzioni (proteine strutturali, enzimi, recettori, proteine di membrana; Acidi nucleici: deposito e trasferimento dell’informazione genetica; componenti della membrana cellulare).
Si illustrano inoltre i principali metodi di spettroscopia molecolare (Spettroscopia elettronica: assorbimento UV/vis, dicroismo circolare, fluorescenza e fosforescenza; Spettroscopia vibrazionale di biomolecole: IR e Raman) e di indagine strutturale (Cristallografia a raggi X, NMR e microscopia elettronica).
Una parte del corso è dedicata alla modellistica delle biomolecole: modelli atomistici, metodi quanto-meccanici (QM), meccanica molecolare e campi di forza empirici, dinamica molecolare e accelerata (replica exchange e metadinamica) fino alla predizione e disegno di strutture di proteine. Si illustrano inoltre i concetti generali alla base dei modelli a multiscala: PES/FES, variabili collettive, modelli coarse grained, a rete elastica e modelli di Go, modelli di solvente implicito, modelli di membrana implicita, altri modelli “continui”.
Infine sono illustrate alcune applicazioni riguardanti: i recettori di membrana e la trasmissione degli impulsi nervosi, le interfacce bio-non bio (ad es, nanoparticelle funzionalizzate), la struttura e la fotofisica delle proteine fluorescenti.
Biofisica cellulare // Cell Biophysics (6 cfu)
- L’insegnamento fornisce le basi fisiche che caratterizzano i sistemi complessi che costituiscono l’unità più semplice della vita, la cellula. In particolare:
- termodinamica dei sistemi biologici lontani dall’equilibrio e ruolo della selezione naturale
- strutture alla nanoscala come piattaforme per i processi biologici e la loro regolazione
- applicazione di tecniche fisiche sperimentali allo studio dei processi fisici intracellulari, con particolare riguardo alla microscopia/nanoscopia ottica
// // //
The course revealing the physical bases permeating the complex physical systems that make up the simplest life’s unit, the cell. In particular:
- thermodynamics of biological systems far of equilibrium and the role of natural selection
- nanoscale structures as platforms for biological processes and their regulation
- application of experimental physical techniques to the study of intracellular physical processes, with particular regard to optical microscopy / nanoscopy
- L’insegnamento fornisce le basi fisiche che caratterizzano i sistemi complessi che costituiscono l’unità più semplice della vita, la cellula. In particolare:
- termodinamica dei sistemi biologici lontani dall’equilibrio e ruolo della selezione naturale
- strutture alla nanoscala come piattaforme per i processi biologici e la loro regolazione
- applicazione di tecniche fisiche sperimentali allo studio dei processi fisici intracellulari, con particolare riguardo alla microscopia/nanoscopia ottica
// // //
The course revealing the physical bases permeating the complex physical systems that make up the simplest life’s unit, the cell. In particular:
- thermodynamics of biological systems far of equilibrium and the role of natural selection
- nanoscale structures as platforms for biological processes and their regulation
- application of experimental physical techniques to the study of intracellular physical processes, with particular regard to optical microscopy / nanoscopy
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
6 cfu a scelta nel gruppo Medica: astro
- Corso caratterizzante del curriculum
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
18 cfu a scelta nel gruppo Medica: gruppo FMED 18CFU
- Corsi consigliati per il curriculum di Fisica Medica
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Elementi di fisiologia, fisiopatologia e diagnostica (6 cfu)
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Fisica dei Biosistemi (9 cfu)
- L'insegnamento si focalizza sui principi fisici che caratterizzano la materia attiva, partendo dalla comprensione dei meccanismi che regolano i processi nei sistemi biologici “modello” per arrivare alla caratterizzazione di sistemi e materiali “bio-ispirati”, introducendo nuovi modelli ed approcci di particolare rilevanza nell’ambito della scienza dei materiali.
Particolare attenzione è dedicata alle strutture, alle simmetrie, alle interazioni molecolari, ai processi di self-assembly, alle proprietà meccaniche e meccano-sensibili dei sistemi biologici coinvolti nello sviluppo di attuatori e materiali innovativi.
Inoltre si introducono le più recenti tecniche di imaging, sviluppate nel campo della microscopia ottica a fluorescenza e a super-risoluzione, e le loro applicazioni allo studio dei processi e delle interazioni molecolari in sistemi biologici di interesse.
The course will focus on the physics relevant for active matter, starting from the understanding of the mechanisms regulating the processes in "model" biological systems to get to the characterization of "bio-inspired" systems and biomimetic materials, introducing new models and approaches of strong relevance in materials science.
Attention will be given to structures, symmetries, molecular interactions, self-assembly processes, mechanical and mechano-sensitive properties of biological systems relevant in the development of innovative actuators and materials.
The most recent imaging techniques in the field of fluorescence and super-resolution optical microscopy will be covered, along with their applications to the study of processes and of the molecular interactions in relevant biological systems.
- L'insegnamento si focalizza sui principi fisici che caratterizzano la materia attiva, partendo dalla comprensione dei meccanismi che regolano i processi nei sistemi biologici “modello” per arrivare alla caratterizzazione di sistemi e materiali “bio-ispirati”, introducendo nuovi modelli ed approcci di particolare rilevanza nell’ambito della scienza dei materiali.
Particolare attenzione è dedicata alle strutture, alle simmetrie, alle interazioni molecolari, ai processi di self-assembly, alle proprietà meccaniche e meccano-sensibili dei sistemi biologici coinvolti nello sviluppo di attuatori e materiali innovativi.
Inoltre si introducono le più recenti tecniche di imaging, sviluppate nel campo della microscopia ottica a fluorescenza e a super-risoluzione, e le loro applicazioni allo studio dei processi e delle interazioni molecolari in sistemi biologici di interesse.
The course will focus on the physics relevant for active matter, starting from the understanding of the mechanisms regulating the processes in "model" biological systems to get to the characterization of "bio-inspired" systems and biomimetic materials, introducing new models and approaches of strong relevance in materials science.
Attention will be given to structures, symmetries, molecular interactions, self-assembly processes, mechanical and mechano-sensitive properties of biological systems relevant in the development of innovative actuators and materials.
The most recent imaging techniques in the field of fluorescence and super-resolution optical microscopy will be covered, along with their applications to the study of processes and of the molecular interactions in relevant biological systems.
Biorobotica e sistemi complessi (9 cfu)
- Active matter and smart materials: from cell motility to micro-robots: Physics and geometry of smart materials; Cell biophysics and micro-motility; Scaling laws for micro-nano robotics; Animal and robot locomotion.
Systems Bioengineering: Processing of biological signals; Adaptive Oscillators; Computational Neuroscience, spiking neurons networks; Hybrid models for the development of neural interfaces
- Active matter and smart materials: from cell motility to micro-robots: Physics and geometry of smart materials; Cell biophysics and micro-motility; Scaling laws for micro-nano robotics; Animal and robot locomotion.
Systems Bioengineering: Processing of biological signals; Adaptive Oscillators; Computational Neuroscience, spiking neurons networks; Hybrid models for the development of neural interfaces
Introduzione alla biofisica molecolare (6 cfu)
- L'insegnamento introduce a concetti di base come la struttura delle biomolecole (proteine, acidi nucleici, carboidrati, cofattori, lipidi) e le loro funzioni (proteine strutturali, enzimi, recettori, proteine di membrana; Acidi nucleici: deposito e trasferimento dell’informazione genetica; componenti della membrana cellulare).
Si illustrano inoltre i principali metodi di spettroscopia molecolare (Spettroscopia elettronica: assorbimento UV/vis, dicroismo circolare, fluorescenza e fosforescenza; Spettroscopia vibrazionale di biomolecole: IR e Raman) e di indagine strutturale (Cristallografia a raggi X, NMR e microscopia elettronica).
Una parte del corso è dedicata alla modellistica delle biomolecole: modelli atomistici, metodi quanto-meccanici (QM), meccanica molecolare e campi di forza empirici, dinamica molecolare e accelerata (replica exchange e metadinamica) fino alla predizione e disegno di strutture di proteine. Si illustrano inoltre i concetti generali alla base dei modelli a multiscala: PES/FES, variabili collettive, modelli coarse grained, a rete elastica e modelli di Go, modelli di solvente implicito, modelli di membrana implicita, altri modelli “continui”.
Infine sono illustrate alcune applicazioni riguardanti: i recettori di membrana e la trasmissione degli impulsi nervosi, le interfacce bio-non bio (ad es, nanoparticelle funzionalizzate), la struttura e la fotofisica delle proteine fluorescenti.
- L'insegnamento introduce a concetti di base come la struttura delle biomolecole (proteine, acidi nucleici, carboidrati, cofattori, lipidi) e le loro funzioni (proteine strutturali, enzimi, recettori, proteine di membrana; Acidi nucleici: deposito e trasferimento dell’informazione genetica; componenti della membrana cellulare).
Si illustrano inoltre i principali metodi di spettroscopia molecolare (Spettroscopia elettronica: assorbimento UV/vis, dicroismo circolare, fluorescenza e fosforescenza; Spettroscopia vibrazionale di biomolecole: IR e Raman) e di indagine strutturale (Cristallografia a raggi X, NMR e microscopia elettronica).
Una parte del corso è dedicata alla modellistica delle biomolecole: modelli atomistici, metodi quanto-meccanici (QM), meccanica molecolare e campi di forza empirici, dinamica molecolare e accelerata (replica exchange e metadinamica) fino alla predizione e disegno di strutture di proteine. Si illustrano inoltre i concetti generali alla base dei modelli a multiscala: PES/FES, variabili collettive, modelli coarse grained, a rete elastica e modelli di Go, modelli di solvente implicito, modelli di membrana implicita, altri modelli “continui”.
Infine sono illustrate alcune applicazioni riguardanti: i recettori di membrana e la trasmissione degli impulsi nervosi, le interfacce bio-non bio (ad es, nanoparticelle funzionalizzate), la struttura e la fotofisica delle proteine fluorescenti.
Biofisica cellulare // Cell Biophysics (6 cfu)
- L’insegnamento fornisce le basi fisiche che caratterizzano i sistemi complessi che costituiscono l’unità più semplice della vita, la cellula. In particolare:
- termodinamica dei sistemi biologici lontani dall’equilibrio e ruolo della selezione naturale
- strutture alla nanoscala come piattaforme per i processi biologici e la loro regolazione
- applicazione di tecniche fisiche sperimentali allo studio dei processi fisici intracellulari, con particolare riguardo alla microscopia/nanoscopia ottica
// // //
The course revealing the physical bases permeating the complex physical systems that make up the simplest life’s unit, the cell. In particular:
- thermodynamics of biological systems far of equilibrium and the role of natural selection
- nanoscale structures as platforms for biological processes and their regulation
- application of experimental physical techniques to the study of intracellular physical processes, with particular regard to optical microscopy / nanoscopy
- L’insegnamento fornisce le basi fisiche che caratterizzano i sistemi complessi che costituiscono l’unità più semplice della vita, la cellula. In particolare:
- termodinamica dei sistemi biologici lontani dall’equilibrio e ruolo della selezione naturale
- strutture alla nanoscala come piattaforme per i processi biologici e la loro regolazione
- applicazione di tecniche fisiche sperimentali allo studio dei processi fisici intracellulari, con particolare riguardo alla microscopia/nanoscopia ottica
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The course revealing the physical bases permeating the complex physical systems that make up the simplest life’s unit, the cell. In particular:
- thermodynamics of biological systems far of equilibrium and the role of natural selection
- nanoscale structures as platforms for biological processes and their regulation
- application of experimental physical techniques to the study of intracellular physical processes, with particular regard to optical microscopy / nanoscopy
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Prova finale (45 cfu)
15 cfu a scelta nel gruppo Liberi 15 CFU
- Corsi liberi
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Fisica dei sistemi a molti corpi S (6 cfu)
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
Informatica con laboratorio (6 cfu)
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
Fisica ai collisionatori adronici S (6 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Fisica applicata ai beni culturali (9 cfu)
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Recent Highlights in Fundamental Interactions (3 cfu)
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
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Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Quantum fields and topology (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Elementi di fisiologia, fisiopatologia e diagnostica (6 cfu)
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
Multimessenger Physics Laboratory (9 cfu)
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
Algoritmi di spettroscopia (3 cfu)
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
Fisica dei materiali in bassa dimensionalità (6 cfu)
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
Teorie della gravitazione A (6 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Teorie della gravitazione (9 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Solitoni topologici e aspetti non perturbativi delle teorie di gauge (6 cfu)
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Teoria dei gruppi (6 cfu)
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Buchi neri astrofisici (6 cfu)
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Introduzione alla teoria Bayesiana della probabilità (6 cfu)
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Oceanografia fisica su grande scala (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche (9 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
Fisica medica I (9 cfu)
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Misure fisiche nella Normativa Ambientale (3 cfu)
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Topological quantum field theory (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Teoria delle reazioni nucleari A (6 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
Cromodinamica quantistica (9 cfu)
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Astrofisica extragalattica e cosmologia (9 cfu)
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Fisica del plasma sperimentale (6 cfu)
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Plasmi Teoria Cinetica (6 cfu)
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Metodi numerici della Fisica Teorica (9 cfu)
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
Fisica dei dispositivi elettronici (6 cfu)
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
Plasmi A (6 cfu)
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
Fisica delle Particelle (9 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Teoria delle reazioni nucleari (9 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Metodi algebrici della Meccanica Quantistica (6 cfu)
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Acceleratori Laser-Plasma (6 cfu)
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Chimica Fisica Molecolare (9 cfu)
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Esperimenti fondamentali nella fisica delle particelle elementari (3 cfu)
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Processi astrofisici (9 cfu)
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Fondamenti di ottica (6 cfu)
- Il corso copre le basi dell’ottica classica, discutendo i concetti di interferenza, diffrazione e birifrangenza,
con l’obiettivo di giungere alla discussione di alcuni fenomeni rilevanti per le loro applicazioni in ambito
fotonico, optoelettronico, della microscopia ottica avanzata e della manipolazione della materia. Il corso
prevede la visita ad alcuni laboratori di ricerca.
- Richiami di ottica geometrica ed elettromagnetismo. Interferenza, interferometri. Cavità ottiche.
Diffrazione.
- Polarizzazione della luce, dicroismo, birifrangenza, effetti acusto- ed elettro-ottici.
- Fasci gaussiani, radiazione laser. Guide d’onda. Basi di ottica a trasformata di Fourier. Microscopia
ottica e sue varianti sub-diffrazione. Pinzette ottiche.
- Visita di alcuni laboratori di ottica (4 ore)
- Il corso copre le basi dell’ottica classica, discutendo i concetti di interferenza, diffrazione e birifrangenza,
con l’obiettivo di giungere alla discussione di alcuni fenomeni rilevanti per le loro applicazioni in ambito
fotonico, optoelettronico, della microscopia ottica avanzata e della manipolazione della materia. Il corso
prevede la visita ad alcuni laboratori di ricerca.
- Richiami di ottica geometrica ed elettromagnetismo. Interferenza, interferometri. Cavità ottiche.
Diffrazione.
- Polarizzazione della luce, dicroismo, birifrangenza, effetti acusto- ed elettro-ottici.
- Fasci gaussiani, radiazione laser. Guide d’onda. Basi di ottica a trasformata di Fourier. Microscopia
ottica e sue varianti sub-diffrazione. Pinzette ottiche.
- Visita di alcuni laboratori di ottica (4 ore)
Processi astrofisici (9 cfu)
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Astrofisica extragalattica e cosmologia (9 cfu)
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
9 cfu a scelta nel gruppo Astro: microfisico
- corsi FIS03/04 completamento obbligo
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
9 cfu a scelta nel gruppo Astro: gruppo ASTR
- corsi gruppo ASTR (almeno 6 CFU)
Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
9 cfu a scelta nel gruppo Astro: teorico
- corsi FIS02 completamento obbligo
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
Prova finale (45 cfu)
12 cfu a scelta nel gruppo Liberi 12 CFU
- Corsi liberi
Reazioni nucleari di interesse astrofisico S (6 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Metodi numerici per la Fisica S (6 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 2 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Fisica dei sistemi a molti corpi S (6 cfu)
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
Informatica con laboratorio (6 cfu)
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
- Elementi della programmazione con utilizzo del linguaggio C. Introduzione sulle architetture dei calcolatori; descrizione delle principali caratteristiche del linguaggio C. Introduzione alla programmazione parallela.
Algoritmi, strutture dati, complessita`
Fisica delle Particelle S (6 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
The course is devoted to the Elementary Particle Physics. The most important processes of the Electroweak Standard Model and of the Quantum Chromodynamics will be presented at phenomenological level together with the related experimental issues. An introduction to the neutrino and to the CP violation physics will be also provided. Finally future perspectives and developments will be discussed.
Fisica applicata ai beni culturali (9 cfu)
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
- L'insegnamento si prefigge di fornire un quadro ampio delle problematiche relative ai campi di indagine propri della fisica applicata ai beni culturali, trattando anche alcuni aspetti di base della conservazione, del restauro e dell'informatica. In tal modo gli studenti potranno avere una conoscenza, competenza e capacità di valutare gli ambiti ed i limiti di applicabilità delle specifiche metodologie (metodiche e tecniche fisiche, chimiche, mineralogicopetrografiche, naturalistiche e informatiche innovative necessarie allo studio e alla conservazione dei Beni culturali). Attraverso l'illustrazione di diversi casi studio, l'insegnamento intende inoltre fornire agli studenti alcuni esempi di linee di ricerca nel campo della diagnostica dei Beni culturali, dei metodi di datazione e provenienza, nonché della caratterizzazione dei materiali utilizzati nel settore dei Beni culturali.
Instrumentation for fundamental interactions physics (9 cfu)
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
- Il corso presenta argomenti avanzati nel campo della strumentazione per la fisica delle particelle, con particolare attenzione alle applicazioni in fisica nucleare e delle particelle, ma con esempi anche da altri campi. Gli studenti acquisiranno la conoscenza delle moderne tecnologie dei sensori e relativa elettronica, e di come possono essere organizzati in un sistema di rivelazione. Verranno anche forniti esempi di come la strumentazione avanzata è utilizzata nelle misure di fisica.
Recent Highlights in Fundamental Interactions (3 cfu)
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
- Corso monografico per presentare e discutere i più recenti risultati in un settore - variabile di anno in anno - delle interazioni fondamentali. Il corso inizierà con lezioni introduttive, seguite da seminari, letture di articoli, sessioni di discussione con particolare riferimento alle prospettive future.
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
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Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Quantum fields and topology (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Elementi di fisiologia, fisiopatologia e diagnostica (6 cfu)
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
- Il corso fornisce elementi di base di fisiologia e fisiopatologia: dalla cellula al tessuto all'organo/apparato, ai sistemi, all'organismo. Sono trattati esempi di integrazione delle metodologie fisiche nelle provedure cliniche di diagnosi e terapia.
Multimessenger Physics Laboratory (9 cfu)
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
Algoritmi di spettroscopia (3 cfu)
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
- Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
Fisica dei materiali in bassa dimensionalità (6 cfu)
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
- Il corso presenta un percorso sia teorico che sperimentale sui materiali a bassa dimensionalità. Il principale obiettivo del corso è di fornire sia una base teorica per la comprensione delle proprietà di trasporto dei nanodispositivi che una introduzione alle principali tecniche sperimentali per il loro studio. In questo contesto, i principali obiettivi saranno:
- fornire un quadro generale della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. Verranno illustrati recenti risultati sperimentali rilevanti e loro spiegazione teorica, con particolare riferimento a sistemi in bassa dimensionalità. Verranno infine affrontati concetti quali protezione topologica e loro realizzazione in sistemi a stato solido.
- fornire una base delle tecniche sperimentali con particolare riferimento alla microscopia e fisica delle superfici. Verranno descritte tecniche di microscopia spm (scanning probe microscopy) con particolare riferimento alla microscopia STM (Scanning Tunneling Microscopy), tecniche per la caratterizzazione di superfici, funzionalizzate e non, quali LEED (Low Energy Electron Diffraction) e spettroscopia Auger. Verranno illustrate particolari applicazioni di queste tecniche nello studio di nuovi materiali e sistemi in bassa dimensionalità.
Teorie della gravitazione A (6 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Teorie della gravitazione (9 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Solitoni topologici e aspetti non perturbativi delle teorie di gauge (6 cfu)
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
- Aspetti fondamentali dei solitoni topologici di varie codimensioni in teorie di gauge di interesse fisiche, che hanno vaste applicazioni
in diversi campi di fisica. Esempi sono il monopolo di Dirac, il monopolo di 't Hooft-Polyakov, gli istantoni in teorie di Yang-Mills, e i vortici in teorie di Higgs Abeliani e teorie di gauge non-Abeliane.
Elementi base di gruppi di omotopia e geometrie algebriche sara' esposto. Dopo una breve introduzione alla supersimmetria, la soluzione di Seiberg-Witten in teorie di gauge con N=2 supersimmetrie sara' discussa, con cenni allo sviluppo teorico piu' recente.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Teoria dei gruppi (6 cfu)
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Buchi neri astrofisici (6 cfu)
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
Quantum Liquids (9 cfu)
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
- Obiettivi di apprendimento. Al termine dell’insegnamento, la/lo studente avrà sviluppato le conoscenze concettuali, procedurali e fattuali nella fisica dei liquidi quantistici all’equilibrio (modulo da 6 CFU) e dei sistemi quantistici aperti driven-dissipative (modulo da 3 CFU), e loro ingegnerizzazione come simulatori quantistici in piattaforme attuali di tecnologie quantistiche. In particolare:
(a) Metodi teorici avanzati per predire e caratterizzare la fisica di liquidi quantistici all’equilibrio, loro relazione con metodi di simulazione quantistica, e classificazione per funzionalità e tipologie di problemi. Tra i metodi: risposta lineare, idrodinamica quantistica, funzionale di densità e di corrente, funzioni di Green e metodi non perturbativi, bosonizzazione.
(b) Metodi teorici e numerici per sistemi quantistici fuori dall’equilibrio e driven-dissipative: sistemi Markoviani e non Markoviani, dissipation engineering, simulazione quantistica con metodi stocastici e tensor networks, misura e feedback, e applicazioni a tecnologie quantistiche, chimica e biologia quantistiche.
(c) Principi di funzionamento delle principali piattaforme di tecnologie quantistiche: atomi, atomi dipolari e di Rydberg, ioni ultrafreddi, atomi in cavità QED; circuiti a superconduttore; fluidi di luce in cavità ottiche; sistemi a bassa dimensionalità. Loro uso come simulatori quantistici per materia condensata, fisica fondamentale, metrologia quantistica, gravità analoga, e cosmologia.
Obiettivi formativi
Riconoscere l'emergere delle proprietà macroscopiche nella complessità dei modelli microscopici che descrivono i liquidi quantistici all’equilibrio e driven-dissipative. Formalizzare i concetti e imparare ad affrontarli con i metodi sviluppati. Collegare la conoscenza concettuale e la formalizzazione con la fenomenologia e le applicazioni. Organizzare la conoscenza disciplinare in una mappa concettuale che include campi come termodinamica, meccanica statistica e transizioni di fase, teorie di campo. Valutare criticamente articoli di ricerca specializzati. Progettare descrizioni teoriche per il comportamento dei liquidi quantici in diverse piattaforme sperimentali. Comunicare in modo efficace ed efficiente. Lavorare con autonomia, consapevolezza e capacità di autovalutazione. Sviluppare capacità di lavoro di squadra.
Introduzione alla teoria Bayesiana della probabilità (6 cfu)
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
- Obbiettivi:
- padronanza del teorema di Bayes
- principio di massima entropia
- metodi numerici rilevanti
Objectives
- mastering of Bayes theorem
- maximum entropy principle
- relevant numerical methods
Descrizione:
Il corso punta ad introdurre la teoria Bayesiana della probabilità come logica estesa. Per questo motivo, dopo
una breve rivisitazione dell’algebra Booleana, il teorema di Bayes verra’ ricavato a partire dal teorema di Cox.
Verranno quindi introdotti i fondamenti di stima dei parametri e test di ipotesi nel contesto Bayesiano. Verra’ quindi introdotto
il principio di massima entropia e verranno discusse alcune delle più note
distribuzioni di probabilità derivate da quest’ultimo. Infine, verranno introdotti alcuni concetti fondamentali
di processi stocastici e studiati nel contesto del principio di massima entropia. Il corso inoltre presentera’ esempi
pratici di algoritmi rilevanti, markov chain monte carlo e nested sampling, per la soluzione di problemi di inferenza.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Oceanografia fisica su grande scala (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio della dinamica dei
fenomeni oceanici, privilegiando le tematiche di carattere generale
piuttosto che le questioni specifiche della circolazione locale. Sarà
perciò introdotto il concetto di sistema complesso e le grandezze
oceanografiche saranno considerate come caratteristiche emergenti, a
larga scala, di specifici sistemi complessi ( caotici e/o turbolenti).
Dopo l’introduzione dei concetti generali sarà affrontato in particolare
lo studio di alcuni importanti fenomeni oceanici, come le grandi
correnti termoaline (per esempio, la Corrente del Golfo), il Nino/La
Nina o la North Atlantic Oscillation.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche (9 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
Fisica medica I (9 cfu)
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
- Il corso fornisce le basi fisiche delle tecniche diagnostiche in radiologia, in medicina nucleare con radioisotopi emettitori di singolo fotone e di positroni, e delle tecniche usate in radioterapia. In particolare vengono approfonditi i seguenti argomenti: interazioni radiazione materia; radioattività e decadimenti radioattivi; radiografia, tomografia computerizzata e tomosintesi; imaging in medicina nucleare (SPECT, PET); risonanza magnetica nucleare; ecografia; radiobiologia e radioterapia convenzionale.
The course discusses the physics of the diagnostic techniques in X-ray radiology (radiography, CT, tomosynthesis), nuclear medicine (SPECT, PET), ultrasonography and magnetic resonance imaging. It also provides elements of radiobiology and conventional radiotherapy.
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Misure fisiche nella Normativa Ambientale (3 cfu)
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
- Rumore e vibrazioni negli ambienti di lavoro:
D.Lgs. 81/08, Titolo VIII, Capo III e tecniche di misura: analisi di casi concreti in luoghi di lavoro - Valutazione dell’esposizione personale - Controllo del rumore alla sorgente - metodi per la riduzione dell’esposizione. Cenni al controllo attivo e passivo del rumore - Protettori individuali.
Vibrazioni meccaniche: Fisica elementare delle vibrazioni - Risonanza - Trasmissibilità - Effetti e controllo delle vibrazioni dei macchinari nelle costruzioni e sull’uomo - Misure di vibrazioni - Leggi e norme tecniche. Controllo delle vibrazioni negli ambienti di lavoro.
Acustica forense:
Compiti del Consulente Tecnico di ufficio e del Consulente tecnico di parte. Procedure da seguire per l’espletamento del mandato. La collaborazione con il giudice per la definizione dei quesiti. La relazione tecnica e la risposta al quesito. Il tentativo di conciliazione.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici:
Utilizzo dei software per la progettazione dei requisiti acustici degli edifici. Case studies in ambienti civili e di edilizia sovvenzionata.
Esercitazioni pratiche sull'uso dei software per la propagazione sonora:
Utilizzo dei software per la propagazione sonora in ambiente esterno. Predisposizione dei dati in ingresso al modello. Utilizzo dei programmi GIS. Applicazione dei modelli ad interim e del modello CNOSSOS. Case studies su infrastrutture lineari (ferrovie e strade) e sorgenti industriali.
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Topological quantum field theory (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Teoria delle reazioni nucleari A (6 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari.
Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento, Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore.
Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
Cromodinamica quantistica (9 cfu)
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
- Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chirale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
Biofisica (9 cfu)
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
- Il corso fornisce gli elementi di base di biofisica cellulare, e descrive le tecniche spettroscopiche e microscopiche (confocale ed a forza atomica) e di dinamica molecolare con applicazioni ai sistemi fisiologici ed alla nano-biomedicina.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Astrofisica extragalattica e cosmologia (9 cfu)
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
- Obiettivi formativi: Cosmologia osservativa; formazione delle strutture dal fondo cosmico a microonde alle galassie odierne; evoluzione dinamica e chimica delle galassie e delle loro componenti (stelle, mezzo interstellare, materia oscura) Obiettivo: Fornire un background di astrofisica extragalattica e cosmologia moderna.
Observational cosmology; formation of structures from the CMB to the present galaxies; dynamical and chemical evolution of galaxies and their components (stars, interstellar medium, dark matter) Objective: Provide a background of extragalactic astrophysics and modern cosmology
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Fisica del plasma sperimentale (6 cfu)
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Plasmi Teoria Cinetica (6 cfu)
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
- Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata. Onde di plasma di grande ampiezza. Trasporto anomalo nei plasmi di fusione.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Metodi numerici della Fisica Teorica (9 cfu)
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
- Il corso propone una introduzione ad alcune tecniche
di indagine numerica comuni sia alla meccanica statistica
sia alla teoria quantistica dei campi nella formulazione
del path-integral, basate sul calcolo della funzione
di partizione mediante metodi Monte-Carlo.
Fisica dei dispositivi elettronici (6 cfu)
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
Plasmi A (6 cfu)
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
- Definizione di plasma. Comportamento collettivo. Dal sistema a N corpi alla teoria di campo medio. Ruolo delle collisioni. Modello fluido e variabili macroscopiche. Equilibrio, stabilità, onde. Plasmi spaziali. Cenni di fusione magnetica e inerziale.
Fisica delle Particelle (9 cfu)
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
- Il corso è dedicato allo studio della Fisica delle Particelle Elementari. I processi principali del Modello Standard Elettrodebole e della Cromodinamica Quantistica verranno presentati. sia negli aspetti fenomenologici che nelle problematiche sperimentali. È prevista anche un’introduzione alla fisica dei neutrini e alla violazione della simmetria CP . Infine verranno discussi le prospettive e gli sviluppi futuri .
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Teoria delle reazioni nucleari (9 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Cosmologia del primo universo (9 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Metodi algebrici della Meccanica Quantistica (6 cfu)
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Fisica teorica 2 (9 cfu)
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
- Corso avanzato sulle teorie di campo quantistiche e statistiche,
introdotte attraverso l'approccio funzionale del Path Integral.
Rinormalizzazione. Teorie di gauge abeliane e non abeliane. Rottura
di simmetria. Meccanismo di Higgs. Teorie delle interazioni
fondamentali: Modello Standard. Rinormalizzazione alla Wilson e applicazioni ai fenomeni critici.
Advance course of quantum and statistical field theory, introduced using the functional approach based on the Path Integral.
Renormalization. Abelian and nonabelian gauge theories. Breaking of the symmetry, Higgs mechanism. Theory of fundamental interactions:
Standard Model. Wilson renormalization and applications to critical phenomena.
Acceleratori Laser-Plasma (6 cfu)
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
- Il corso intende fornire allo studente competenze (sia a livello di fisica che di trattazione analitico/numerica)
riguardanti gli acceleratori di particelle compatti da interazione laser-plasma. Tali acceleratori sfruttano il campo elettrico di onde longitudinali nei plasmi
eccitate da impulsi laser ultra-intensi e permettono la realizzazione di campi elettrici acceleranti dell'ordine di decine di GV/m, quindi circa tre ordini di grandezza
piu' elevati rispetto a quelli ottenibili con agli acceleratori convenzionali.
Tali competenze saranno sviluppate dapprima mediante lo studio dell'eccitazione e propagazione di onde nei plasmi sottocritici e, successivamente,
con l'approfondimento delle problematiche fisiche che sottendono la generazione degli impulsi laser ultraintensi.
Lo studio dell'evoluzione (anche in regime fortemente nonlineare) di tali onde di plasma e dell'impulso laser che le eccita, verra' successivamente
affrontato sia con tecniche analitiche che numeriche.
Verranno, inoltre, discussi i principi fisici e le tecniche principali per iniettare i bunches di elettroni nell'onda di plasma, con enfasi
sugli schemi di iniezione che consentono la generazione di bunches ad elevata qualita' (brillanza), qundi di potenziale utilizzo
in acceleratori "in cascata" o in sorgenti di radiazione X coerente (Free Electron Laser).
Learning outcomes
The course aims at developing (physical and analytical/numerical) skills on compact laser-plasma accelerators employing
ultra-intense laser pulses that excite longitudinal plasma waves in under-critical plasmas.
Laser-plasma accelerators are nowdays able to generate accelerating gradients of tens of GV/m, i.e. about three orders of magnitude higher than those obtainable in standard accelerators.
During the course, the physics of ultraintense laser pulse generation will be introduced. Next, a linear and
a fully nonlinear treatment of the plasma waves and of the laser pulse (coupled) evolution will be given.
Finally, we will explore bunch-injection techniques (trapping of the electrons in the plasma wave), with enphasis on those schemes
aiming at generating high-quality bunches, i.e. bunches having enough quality to be employed in a multi-stage accelerator scheme or to trigger
an high-brilliance coherent X-ray source (Free Electron Laser).
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Chimica Fisica Molecolare (9 cfu)
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
- Struttura delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Struttura elettronica di una molecola: orbitali molecolari e determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e relative equazioni. Energie orbitali e teorema di Koopmans. Sistemi a guscio chiuso: equazione di Roothaan; sistemi a guscio aperto: equazioni di Pople-Nesbet. Calcolo di osservabili molecolari. Superamento dell’approssimazione Hartree-Fock: metodo della interazione di configurazioni e uso della teoria delle perturbazioni. Studio della risposta lineare.Cenno alla Teoria del Funzionale della Densità di carica (DFT).
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Esperimenti fondamentali nella fisica delle particelle elementari (3 cfu)
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
- Presentazione e commento di esperimenti particolarmente significativi nella storia delle particelle elementari dalla seconda metà del 1900.
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
Processi astrofisici (9 cfu)
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
- La fisica dell'astrofisica e le base di ossevazioni. Equilibrio statistico, processi radiativi (atomi, molecoli, processi continui termici e non), trasporto radiativo e formazione degli spettri. Idrodinamica: equazioni di moto, vorticita`, viscosita`, autosimilarita`, instabilita`, turbolenza. Applicazioni in astrofisica, e.g. venti, supernovae/novae, regioni H II, convezione, dischi d'accrescimento.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
Elaborazione dei Segnali per la Fisica (6 cfu)
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
- Caratteristiche dei segnali di interesse fisico.
Trasformate di Fourier discrete e a tempo discreto.
Trasformata z.
Sistemi lineari tempo invarianti ad impulso finito ed infinito.
Filtri digitali: principi di disegno.
Segnali casuali: teorema di Wiener-Kintchine.
Teorema del campionamento.
Conversione D/A e A/D.
Stime spettrali.
Particle Dark Matter (6 cfu)
- Lo scopo del corso è di introdurre il problema della materia oscura, la sua ricerca diretta, e la ricerca agli acceleratori di particelle. Verranno discusse le motivazioni che hanno portato all'introduzione dell'ipotesi dell'esistenza di una materia non barionica e i principali modelli di estensione del modello standard. Si discuteranno le tecniche sperimentali di rivelazione diretta a massa bassa e intermedia. Si presenteranno le ricerche di particelle candidate di materia oscura agli acceleratori di particelle. Verranno passati in rassegna gli esperimenti in corso e le direzioni sperimentali future.
- Lo scopo del corso è di introdurre il problema della materia oscura, la sua ricerca diretta, e la ricerca agli acceleratori di particelle. Verranno discusse le motivazioni che hanno portato all'introduzione dell'ipotesi dell'esistenza di una materia non barionica e i principali modelli di estensione del modello standard. Si discuteranno le tecniche sperimentali di rivelazione diretta a massa bassa e intermedia. Si presenteranno le ricerche di particelle candidate di materia oscura agli acceleratori di particelle. Verranno passati in rassegna gli esperimenti in corso e le direzioni sperimentali future.
Attività a libera scelta (12 cfu) (12 cfu)
- Il Consiglio di Corso di Studio potrà indicare ogni anno attività consigliate per la libera scelta. Altre scelte dovranno essere approvate dal Consiglio di Corso di Studio
- Il Consiglio di Corso di Studio potrà indicare ogni anno attività consigliate per la libera scelta. Altre scelte dovranno essere approvate dal Consiglio di Corso di Studio
9 cfu a scelta nel gruppo GR. fis 01 pds libero
- Tutti gli insegnamenti FIS 01 che sono obbligatori in qualche piano di studi
Multimessenger Physics Laboratory (9 cfu)
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
- At the end of the course the students will be able to:
-know the main experimental techniques and facilities to detect the various cosmic messengers;
-know the data format used in modern experiments in the multimessenger context;
-access archives and open data available from multimessenger facilities;
-perform basic data analysis in the context of high-energy astrophysics, gravitational waves, astroparticle physics;
-develop an analysis project based on Python and on the specific tools required for the analysis.
Laboratorio di fisica della materia e nanotecnologie (15 cfu)
- Metodologie sperimentali di analisi spettrale, interferometria, olografia ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per micro-nanofotonica. Tecniche di microscopia.
- Metodologie sperimentali di analisi spettrale, interferometria, olografia ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per micro-nanofotonica. Tecniche di microscopia.
Laboratorio di biosistemi (15 cfu)
- Metodologie sperimentali di analisi spettrale ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per biosistemi. Interazioni delle radiazioni ionizzanti con la materia. Sorgenti di radiazioni ionizzanti per applicazioni biomediche. Rivelatori di radiazione basati su materiali scintillanti. Fotorivelatori a stato solido per imaging biomedico. Tecniche di imaging ottico e microscopia.
- Metodologie sperimentali di analisi spettrale ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per biosistemi. Interazioni delle radiazioni ionizzanti con la materia. Sorgenti di radiazioni ionizzanti per applicazioni biomediche. Rivelatori di radiazione basati su materiali scintillanti. Fotorivelatori a stato solido per imaging biomedico. Tecniche di imaging ottico e microscopia.
Laboratorio di fisica della materia e nanotecnologie S (9 cfu)
- Argomenti ed obiettivi formativi: Metodologie sperimentali di analisi spettrale, interferometria, olografia ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per micro-nanofotonica. Tecniche di microscopia. Gli obiettivi formativi vengono ottenuti affrontando un programma specifico di esperienze laboratoriali.
- Argomenti ed obiettivi formativi: Metodologie sperimentali di analisi spettrale, interferometria, olografia ed ottica guidata. Apparati laser. Principi alla base dei metodi litografici per micro-nanofotonica. Tecniche di microscopia. Gli obiettivi formativi vengono ottenuti affrontando un programma specifico di esperienze laboratoriali.
Laboratorio Interazioni fondamentali S (9 cfu)
- Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
- Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
Analisi statistica dei dati (9 cfu)
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
- Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
Laboratorio Interazioni Fondamentali (15 cfu)
- Obiettivi formativi: Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
- Obiettivi formativi: Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
Astrofisica Osservativa (9 cfu)
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
- Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati dell'astrofisica ottica, IR, UV.
Computing methods for experimental physics and data analysis (9 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto
della fisica sperimentale e applicata.
Sono previsti due moduli su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica
sperimentale e applicata, uno incentrato sugli strumenti di base (strumenti di collaborazione, linguaggio python, classi, algoritmi), e uno di
approfondimento (calcolo parallelo e machine learning), e un ulteriore modulo (3 CFU) a scelta tra due programmi di
approfondimento specifici per High Energy Physics o Medical Image Analys
Metodi numerici per la Fisica (9 cfu)
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
- Il corso e` organizzato in forma modulare, con laboratorio numerico, e propone una introduzione a tecniche di indagine numerica rilevanti per vari ambiti della fisica, quali meccanica statistica, teoria quantistica dei campi, stato condensato, materiali soffici. Verranno proposti diversi moduli, ognuno dei quali affrontera` una particolare tecnica numerica attualmente in utilizzo nella ricerca in fisica e le sue applicazioni piu` rilevanti.
Nella parte introduttiva verranno ricapitolati alcuni argomenti di analisi numerica di base, necessari per poter
proficuamente affrontare i moduli specifici.
Lo studente dovra` scegliere 3 fra 8 diversi moduli proposti, ciascuno equivalente a 3 CFU, e raggiungere in ciascuno di questi le competenze necessarie per portare avanti in modo autonomo un progettino numerico sulle
tematiche relative al modulo.
18 cfu a scelta nel gruppo GR. fis 02 pds libero
- Tutti gli insegnamenti FIS 02 che sono obbligatori in qualche piano di studi
Relatività generale (9 cfu)
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
- Descrizione geometrica dello spazio e del tempo
in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali.
Fisica Statistica (9 cfu)
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
- Il corso fornisce un'introduzione alla meccanica statistica di equilibrio, per sistemi classici e quantistici. In particolare si occupa di:
- proprietà termodinamiche dei gas di particelle classiche interagenti (equazione di van der Waals, metodi perturbativi ed espansioni in cluster);
- transizioni di fase e teoremi di Lee-Yang;
- fenomeni critici (teoria di Ginzburg-Landau, cenni sul gruppo di rinormalizzazione e universalità);
- statistiche quantistiche e gas quantistici non interagenti (condensazione di Bose-Einstein; proprietà magnetiche dei gas di fermoni liberi);
- seconda quantizzazione e sistemi a molti corpi quantistici (gas di Bose debolmente interagenti; sistemi fermionici su reticolo);
- transizioni di fase quantistiche (soluzione del modello di Ising quantistico 1D).
The course provides an introduction to equilibrium statistical mechanics, both for classical and for quantum systems. In particular, the following topics will be covered:
- thermodynamic properties of interacting classical gases (van der Waals equation; perturbative methods and cluster expansions);
- phase transitions and Lee-Yang theorems;
- critical phenomena (Ginzburg-Landau theory, introduction to the renormalization group and universality);
- quantum statistics and noninteracting quantum gases (Bose-Einstein condensation; magnetic properties of free-fermion gases);
- second quantization and quantum many-body systems (weakly interacting Bose gases; fermionic systems on a lattice);
- quantum phase transitions (solution of the 1D quantum Ising model).
Fisica teorica 1 (9 cfu)
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
- Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.
Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
9 cfu a scelta nel gruppo GR. fis 03 e 04 pds libero
- Tutti gli insegnamenti FIS 03/04 che sono obbligatori in qualche piano di studi
Quantum computing and technologies (9 cfu)
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
- Computazione quantistica: basi della computazione quantistica, della manipolazione dei qubit e dei principali algoritmi (Deutsch, Grover, Shor); programmazione quantistica usando il linguaggio Microsoft e IBM
Simulazione quantistica: concetti di base, realizzazione fisica su diverse piattaforme
Comunicazione quantistica: principali protocolli di quantum key exchange; analisi di sicurezza dei protocolli
Metrologia quantistica: principi di base, implementazione con NV centres e atomi freddi
.
Condensed Matter Physics (9 cfu)
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
- 9 CFU (6 CFU + 1 moduli da 3 CFU, lo studente ne sceglie uno tra due offerti)
Modulo da 6 CFU
Introduction to the theory of electron liquids, Linear response theory, Many-body diagrammatic perturbation theory, Landau theory of Fermi liquids
Modulo A da 3 CFU
Quantum theory of transport and the role of electron-electron interactions, Semiclassical and quantum theories of electron transport, The fractional quantum Hall effect
Modulo B da 3 CFU
Superconductivity, Quantum matter without quasiparticles
Fisica dei Biosistemi (9 cfu)
- L'insegnamento si focalizza sui principi fisici che caratterizzano la materia attiva, partendo dalla comprensione dei meccanismi che regolano i processi nei sistemi biologici “modello” per arrivare alla caratterizzazione di sistemi e materiali “bio-ispirati”, introducendo nuovi modelli ed approcci di particolare rilevanza nell’ambito della scienza dei materiali.
Particolare attenzione è dedicata alle strutture, alle simmetrie, alle interazioni molecolari, ai processi di self-assembly, alle proprietà meccaniche e meccano-sensibili dei sistemi biologici coinvolti nello sviluppo di attuatori e materiali innovativi.
Inoltre si introducono le più recenti tecniche di imaging, sviluppate nel campo della microscopia ottica a fluorescenza e a super-risoluzione, e le loro applicazioni allo studio dei processi e delle interazioni molecolari in sistemi biologici di interesse.
The course will focus on the physics relevant for active matter, starting from the understanding of the mechanisms regulating the processes in "model" biological systems to get to the characterization of "bio-inspired" systems and biomimetic materials, introducing new models and approaches of strong relevance in materials science.
Attention will be given to structures, symmetries, molecular interactions, self-assembly processes, mechanical and mechano-sensitive properties of biological systems relevant in the development of innovative actuators and materials.
The most recent imaging techniques in the field of fluorescence and super-resolution optical microscopy will be covered, along with their applications to the study of processes and of the molecular interactions in relevant biological systems.
- L'insegnamento si focalizza sui principi fisici che caratterizzano la materia attiva, partendo dalla comprensione dei meccanismi che regolano i processi nei sistemi biologici “modello” per arrivare alla caratterizzazione di sistemi e materiali “bio-ispirati”, introducendo nuovi modelli ed approcci di particolare rilevanza nell’ambito della scienza dei materiali.
Particolare attenzione è dedicata alle strutture, alle simmetrie, alle interazioni molecolari, ai processi di self-assembly, alle proprietà meccaniche e meccano-sensibili dei sistemi biologici coinvolti nello sviluppo di attuatori e materiali innovativi.
Inoltre si introducono le più recenti tecniche di imaging, sviluppate nel campo della microscopia ottica a fluorescenza e a super-risoluzione, e le loro applicazioni allo studio dei processi e delle interazioni molecolari in sistemi biologici di interesse.
The course will focus on the physics relevant for active matter, starting from the understanding of the mechanisms regulating the processes in "model" biological systems to get to the characterization of "bio-inspired" systems and biomimetic materials, introducing new models and approaches of strong relevance in materials science.
Attention will be given to structures, symmetries, molecular interactions, self-assembly processes, mechanical and mechano-sensitive properties of biological systems relevant in the development of innovative actuators and materials.
The most recent imaging techniques in the field of fluorescence and super-resolution optical microscopy will be covered, along with their applications to the study of processes and of the molecular interactions in relevant biological systems.
Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
- Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
Fisica nucleare (9 cfu)
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
- Proprieta` generali dei nuclei atomici e dell'interazione nucleare. Decadimenti nucleari e radioattivita`.
Passaggio della radiazione nella materia. Modelli del nucleo atomico. Reazioni nucleari. Fusione nucleare e nucleosintesi stellare. Fissione Nucleare e cenni ai reattori a fissione nucleare.
General properties of atomic nuclei and nuclear interaction. Nuclear decays and radioactivity. Interaction
of radiation with matter. Nuclear models. Nuclear reactions. Nuclear fusion and stellar nucleosynthesis.
Nuclear fission and nuclear fission reactors (hints).
Sistemi disordinati fuori equilibrio (9 cfu)
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
- Il Corso intende fornire conoscenze di base in:
• Descrizione ed interpretazione del disordine in liquidi, colloidi, vetri e polimeri.
• Dinamica e termodinamica degli stati di fuori equilibrio nella materia passiva e attiva.
• Tecniche sperimentali di uso corrente nello studio di struttura e dinamica di sistemi disordinati.
Fondamenti di interazione radiazione materia (9 cfu)
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
- Concetti base dell’interazione radiazione-materia. Probabilità di transizione. Matrice densita', larghezze spettrali, dinamica temporale. Quantizzazione del campo elettromagnetico ed emissione spontanea. Fluttuazioni nelle statistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica. Risposta ottica lineare e non-lineare. Effetti coerenti. Micro- e nano-ottica
Sistemi complessi (9 cfu)
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
- Il corso tratta argomenti rilevanti per lo studio dei sistemi complessi. In particolare, partendo da processi stocastici e nonlineari, con relativo formalismo (ad esempio, equazioni differenziali stocastiche), si arrivera` fino al trattamento del caos in sistemi conservativi e dissipativi. Verranno sottolineati gli aspetti e applicazioni interdisciplinari, con particolare enfasi alla termodinamica fuori equilibrio.
Fisica dello stato solido (9 cfu)
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
- Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
Interazioni fondamentali (9 cfu)
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
- Conoscenza di base quantitativa della fisica delle particelle elementari e delle loro interazioni, dal punto di vista fenomenologico e sperimentale. Capacità di valutare quantitativamente processi ed esperimenti. Conoscenza dello sviluppo temporale e delle principali scoperte.
9 cfu a scelta nel gruppo GR. fis 05 pds libero
- Tutti gli insegnamenti FIS 05 che sono obbligatori in qualche piano di studi
Astrofisica Generale (6 cfu)
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
- Il corso intende trattare alcuni dei principali problemi dell'astrofisica moderna, illustrando in modo interdisciplinare le differenti tecniche necessarie per affrontare i problemi cosmici.
Fisica stellare A (6 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le diverse fasi evolutive.
Syllabus:
Introduzione generale sulle caratteristiche delle stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Condizioni di equilibrio per le strutture stellari. Meccanismi fisici in gioco nelle strutture stellari: equazione di stato della materia stellare,produzione di energia nucleare, catture neutroniche, meccanismi di interazione fotone-materia, trasporto di energia (radiativo, convettivo e conduttivo), nucleosintesi stellare. Equazioni di struttura stellare. Formazione stellare ed evoluzione iniziale. Fasi di combustione di H centrale ed in shell. Il modello solare. Fasi di combustione di elio. Fasi evolutive avanzate.
Fisica stellare (9 cfu)
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
- Analisi delle basi fisiche del funzionamento delle strutture stellari e descrizione delle caratteristiche delle stelle durante le fasi evolutive. Si interpreteranno le caratteristiche degli ammassi stellari nel quadro dell'evoluzione della Galassia.
Fisica dei plasmi (9 cfu)
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
- Fondamenti:
Definizione di plasma elettromagnetico
Lunghezze e tempi caratteristici
Frequenza di plasma
Termodinamica statistica di un plasma
Ruolo delle collisioni, tempo di rilassamento e tempo dinamico
Necessita' di una descrizione microscopica, nonlinearita' e nonlocalita' della dinamica di un plasma
Funzione di distribuzione ed equazione di Vlasov
Teoria fenomenologica della turbolenza nei fluidi.
Cenni alla turbolenza nei plasmi.
Variabili macroscopiche:
Equazioni dei momenti: modello a due fluidi e a singolo fluido
La legge di Ohm per plasmi magnetizzati
La descrizione magneto-idrodinamica (MHD) di un plasma
Equilibrio e stabilità. Linearizzazione e analisi ai modi normali
Esempi di propagazione di onde in teoria fluida:
onde longitudinali
onde elettromagnetiche
onde MHD
Principali instabilità nella descrizione MHD
Variabili microscopiche:
Descrizione microscopica (cinetica): proprieta' dell'equazione di Vlasov
Onde di Langmuir in teoria cinetica e risonanza di Landau.
Onde e instabilita' in plasmi anisotropi magnetizzati: descrizione cinetica e limite fluido
Dinamica nonlineare:
Cenni di dinamica non lineare di un plasma: la approssimazione quasilineare e i processi di diffusione anomala
Cenni di teoria della turbolenza in un plasma
Cosmologia del primo Universo A (6 cfu)
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
- Il corso si propone di fornire una panoramica coerente della cosmologia del primo Universo ed il formalismo necessario a comprendere la letteratura scientifica di base attinente.
I principali temi trattati saranno la cosmologia inflazionaria, la teoria delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo; i processi di produzione di fondi di onde gravitazionali.
Astroparticelle (9 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Astroparticelle A (6 cfu)
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
- Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
Prova finale (45 cfu)
18 cfu a scelta nel gruppo GR FIS : affini e integrative
- corsi "FIS" attività: affini e integrative
Fisica dei sistemi a molti corpi S (6 cfu)
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
- Nello svolgimento del corso "Fisica dei sistemi a molti corpi" verra` di volta in volta indicato quali parti non saranno oggetto della verifica finale del corso in questa versione da 6 CFU
Fisica ai collisionatori adronici S (6 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ri ISR, SPS collider, Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as the discovery of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of the results obtained at the accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron and LHC is presented together with a discussion on the future perspectives
Fisica del suono (6 cfu)
- Il corso introduce lo studente all'acustica, con enfasi sulla fisica del suono, degli strumenti musicali e dell'elaborazione elettronica e digitale di segnali acustici.
- Il corso introduce lo studente all'acustica, con enfasi sulla fisica del suono, degli strumenti musicali e dell'elaborazione elettronica e digitale di segnali acustici.
Fisica delle Onde Gravitazionali (9 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera. Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Fisica delle stelle compatte (9 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Quantum fields and topology (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Teorie della gravitazione A (6 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Teorie della gravitazione (9 cfu)
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
- Il corso va inteso come un seguito del corso di Relatività Generale in cui si sviluppano più nel dettaglio alcuni aspetti formali e si fornisce un'introduzione a vari argomenti più avanzati. L'obiettivo è dare agli studenti tutti gli strumenti necessari ad una comprensione della ricerca moderna nel campo della gravità classica e quantistica.
Il programma include: geometria differenziale e riemanniana per scopi fisici, studio delle formulazioni lagrangiana e hamiltoniana della gravità, costruzione di teorie di campo su spazio curvo, aspetti teorici di fisica di buchi neri (soluzioni, meccanica e formazione), radiazione di Hawking e termodinamica dei buchi neri.
Dinamica non lineare (9 cfu)
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
- Gli obiettivi principali di questo corso sono quelli di promuovere l’acquisizione di competenze teoriche, sia di base che avanzate, per lo studio di sistemi dinamici nonlineari per i quali l’evoluzione temporale dei corrispondenti stati è determinata da leggi esclusivamente deterministiche. Questi sistemi dinamici (anche semplici) possono sviluppare comportamenti molto complessi, come ad esempio il caos deterministico. Pertanto, un’importante finalità del corso è quella di formare gli studenti in modo che siano in grado di utilizzare i principali approcci formali per lo studio e la caratterizzazione dinamica di sistemi nonlineari. Infine, per concretizzare l’applicazione dei principali approcci e metodi analitici del corso ad esempi concreti, una particolare attenzione verrà dedicata allo svolgimento di esercizi (in aula e per casa).
Fisica del mezzo diffuso cosmico (6 cfu)
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
- Photoionization and photodissociation regions
Radiative processes and nebular diagnostics
Neutral hydrogen: Lyman series absorption, resonance lines
Molecular emission
Dust properties and astrochemistry
Magnetic fields in diffuse media
Continuum processes: Thermal emission from gas and dust
Continuum processes: Nonthermal emission: synchrotron, gamma rays
Turbulence and dynamical processe
Spettroscopia ottica dei materiali (6 cfu)
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
- • Descrizione dei livelli energetici vibrazionali e rotazionali delle molecole e loro regole di selezione.
• Descrizione dei livelli energetici nei solidi isolanti (centri di colore, terre rare, metalli di transizione) e semiconduttori (elettroni, fononi, eccitoni…)
• Cenni di teoria dei gruppi applicata alla classificazione dei livelli vibrazionali delle molecole.
• Tecniche sperimentali per misure di assorbimento, emissione, vite medie, spettroscopia Raman, spettroscopia di Fourier: reticoli di diffrazione, monocromatori, interferometri, sorgenti e rivelatori
Spettroscopia e microscopia dei nanomateriali (6 cfu)
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
- • Microscopia ottica confocale e oltre il limite di diffrazione (STED, PALM);
• Proprietà ottiche e confinamento quantico in nanostrutture di semiconduttori;
• Plasmonica superficiale e localizzata;
• Fondamenti di nano-fotonica, sistemi a band-gap fotonico, metamateriali;
• Microscopie e spettroscopie a scansione di sonda e a campo ottico prossimo.
Macchine acceleratrici (9 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni.
Teoria dei gruppi (6 cfu)
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
- Acquisire i concetti base e l’utilizzo della teoria dei gruppi in fisica: assiomi dei gruppi, gruppi finiti e infiniti, gruppi discreti e continui. Gruppi e algebre di Lie. Teoria delle rappresentazione. Gruppi familiari in fisica: SU(2), SU(3), SO(3), SO(4), Gruppo di Lorentz e di Poincare’. Teoria delle radici e pesi in algebre semi-semplici. Alcuni applicazioni in meccanica quantistica.
Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
- Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
Buchi neri astrofisici (6 cfu)
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
- Obiettivi:
- proprietà dei buchi neri osservabili
- teoria delle perturbazioni su buchi neri
- stato attuale delle osservazioni
Objectives:
- observables properties of black holes
- black hole perturbation theory
- review of current observations
Descrizione
Il corso punta a presentare le proprietà dei buchi neri astrofisici osservati fino ad oggi affinché
alla fine del corso gli studenti abbiano una visione aggiornata del campo. Le osservazioni
descritte saranno sia nello spettro elettromagnetico che gravitazionale. Quindi, saranno descritti i metodi di
misura impiegati in ambo gli ambiti. Verranno richiamate le soluzioni di Schwarzschild e Kerr, studiata
la teoria delle perturbazioni per la metrica di Schwarzschild. Quest’ultima sara’ utilizzata per introdurre il concetto
di modi quasi-normali di un buco nero ed approfondire la loro utilita’ come strumenti osservativi.
Per quanto riguarda le osservazioni elettromagnetiche, verra’ introdotta la teoria dei dischi di accrescimento e
presentati alcuni aspetti osservativi fondamentali. A causa della sua interdisciplinarita’, il corso si coordinerà
con i corsi di gravita’ sperimentale e processi astrofisici.
Description
The course aims at reviewing the astrophysical properties of black holes observed until now to bring
students up to date with the field. We will describe both electro-magnetic and gravitational observations as well
as the methods employed in both fields. The course will briefly recap the Schwarzschild and Kerr solutions and
will then proceed into perturbation theory on Schwarzschild metric. The latter will be used to introduce the concept of
quasi-normal modes of a black hole and to understand their usefulness as observational tool.
For the electro-magnetic observations, we will introduce accretion disks and review some of their observational properties.
Because of its interdisciplinary nature, the course will coordinate with
the experimental gravity and the astrophysical processes courses.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche (9 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
Aspetti non perturbativi delle teorie di campo quantistiche S (6 cfu)
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
Il corso sara` basato su due di queste parti, a scelta dello studente.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
The student will choose two out of these three parts.
- Vengono presentati alcuni approcci non perturbativi allo studio delle teorie di campo quantistiche nel contesto delle interazioni fondamentali, della fisica statistica e della materia condensata.
Il corso e` diviso in tre parti, fra di loro interconnesse per vari aspetti ma ciascuna di per se autoconsistente e corrispondente ad un carico didattico di circa 3 CFU. Nella prima parte viene trattata la teoria del gruppo di rinormalizzazione e le tecniche di sviluppo di grande N; la seconda parte e` dedicata alla formulazione e allo studio delle teorie di campo su reticolo; la terza parte e` dedicata alle anomalie nelle teorie quantistiche di campo e allo studio delle teorie di campo conformi.
Il corso sara` basato su due di queste parti, a scelta dello studente.
The course presents non perturbative approaches to the study of quantum field theories (QFT) in the context of fundamental interactions, statistical physics and condensed matter theory.
The course is divided in three parts, each of them corresponding to 3 CFU, which are related to each other by various common aspects, but are anyway self-consistent by themselves. The first part is dedicated to Renormalization Group Theory and the Large N Expansion; the second part deals with the Lattice formulation of Quantum Field Theories; the third part focusses on anomalies in QFT and Conformal Field Theories.
The student will choose two out of these three parts.
Imaging per la fisica bio-medica (9 cfu)
- L'insegnamento costituisce una introduzione alle tecniche di acquisizione di immagini in campo biomedico, partendo dai concetti di base fino ad illustrare alcune applicazioni avanzate in ambito clinico. Gli argomenti trattati riguardano le immagini a raggi X (radiografia analogica e digitale e tomografia computerizzata), la Risonanza Magnetica Nucleare (con applicazioni di imaging e spettroscopia), la tomografia a emissione di positrone (PET). Vengono inoltre illustrati i principi di imaging ottico (fluorescenza e bioluminescenza), di imaging a luce Cherenkov (CLI) e di imaging a ultrasuoni e fotoacustico.
- L'insegnamento costituisce una introduzione alle tecniche di acquisizione di immagini in campo biomedico, partendo dai concetti di base fino ad illustrare alcune applicazioni avanzate in ambito clinico. Gli argomenti trattati riguardano le immagini a raggi X (radiografia analogica e digitale e tomografia computerizzata), la Risonanza Magnetica Nucleare (con applicazioni di imaging e spettroscopia), la tomografia a emissione di positrone (PET). Vengono inoltre illustrati i principi di imaging ottico (fluorescenza e bioluminescenza), di imaging a luce Cherenkov (CLI) e di imaging a ultrasuoni e fotoacustico.
Ottica quantistica e plasmi (9 cfu)
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
- Competenze in Ottica Fisica, Ottica Quantistica, Applicazioni dei LASERs, Accelerazione LASER-Plasma di particelle e sorgenti secondarie di radiazione X e gamma
Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
- Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico.
Standard model of the fundamental interactions,
Phenomenology of fundamental interactions, Connections with
cosmological issues.
Fisica dei dispositivi fotonici (9 cfu)
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
- Il corso mira a fornire una conoscenza dei principali costituenti di un laser a stato solido: cavita', sistema di pompaggio e mezzo attivo, dell'analisi delle dinamiche fisiche di un sistema laser, e una comprensione dei principi fisici di funzionamento e delle caratteristiche dei principali dispositivi optoelettronici, con l’attenzione rivolta in buona parte ai semiconduttori ed ai laser in particolare.
Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico. Saranno inoltre affrontatei(mutuando 8 ore di lezione da un corso di chimica) i seguenti argomenti:
"Proprietà ottiche di nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie localizzata in sistemi zero-dimensionali. La teoria di Mie e le sue semplificazioni ed estensioni. Possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Applicazioni in campo tecnologico e biomedico.”
Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
- Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
Topological quantum field theory (6 cfu)
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
- Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
Modellizzazione dei Sistemi Complessi (6 cfu)
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
- Il corso è mirato a fornire gli strumenti teorici per la modellizzazione di sistemi complessi.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle (9 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Il corso comprende una parte dedicata al follow-up delle controparti eletromagnetiche di eventi ad alta energia.
Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Simmetrie Discrete (6 cfu)
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
- Il corso si propone di discutere le simmetrie discrete nella fisica delle particelle elementari. Vengono esaminati i piu’ importanti esperimenti relativi alla violazione delle simmetrie P, C, T, CP, CPT e quelli sulla conservazione del numero leptonico e di quello barionico. Le violazioni di P, C, T, CP sono inquadrate nell’ambito della teoria elettrodebole, di cui vengono discussi gli aspetti fenomenologici.
Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
- Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
Elettrodinamica dei mezzi continui (6 cfu)
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
- Il corso vuole offrire complementi di elettromagnetismo,
elettrodinamica e ottica lineare e nonlineare orientati ad
applicazioni moderne quali la plasmonica, i metamateriali, le
altissime intensità.
The course introduces some advanced topics in electrodynamics and optics
(plasmonics, metamaterials, nonlinear effects, superintense fields)
along with their applications.
Fisica del plasma sperimentale (6 cfu)
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
- Vengono fornite le conoscenze di base nell’ambito della fisica del plasma sperimentale. Argomenti: parametri di plasma; ionizzazione di un gas e formazione di un plasma; sorgenti di plasma e confinamento; fenomeni radiativi e diagnostiche di plasma.
Elaborazione dei segnali Biomedici (6 cfu)
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
- Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
Elettronica e sensori (6 cfu)
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
- Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
Plasmi a bassa temperatura (3 cfu)
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
- Plasmi "freddi" da scariche in natura e tecnologia: importanza storica, parametri tipici e leggi caratteristiche. Regimi e dispositivi per applicazioni industriali: trattamenti superficiali, microincisione, nanofabbricazione, pirolisi.
Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
- Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
Fisica dei dispositivi elettronici (6 cfu)
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
- Il corso affronta lo studio dei fenomeni fisici che governano il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore al fine di formulare i modelli fisico-matematici che ne consentono l'applicazione nei circuiti di elaborazione dei segnali, sia elettronici sia optoelettronici.
Sistemi Complessi - Dinamiche Neurali (9 cfu)
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
- Il corso fornisce alcuni metodi matematici utilizzati per lo studio dei sistemi neurali.
Teoria delle reazioni nucleari (9 cfu)
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
- La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
Fisica delle stelle compatte A (6 cfu)
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
- Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Obiettivi formativi in Inglese: Study of the structure of White Dwarfs and Neutron Strars starting from the properties of high density matter. Study of the associated astrophysical phenomena: Pulsars, Supernovae, GRBs.
Laser a Stato Solido (3 cfu)
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
- Differenti classi di cristalli isolanti, sistemi di crescita.
Ioni di terre rare nei cristalli (eccitazioni dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia)
Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza e di eccitazione emesso da un cristallo.
Laser tre e quattro livelli, parametri laser (sezione d'urto d'emissione, sezione d'urto d'assorbimento)
Laser in regime impulsato: (Q-switching e Mode Locking)
Laser ad emissione verticale (VCSEL)
Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione dell'ultravioletto e del visibile.
Dosimetria (6 cfu)
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
- Questo corso presenta una introduzione alla dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Vengono illustrati concetti quali l’equilibrio delle particelle cariche, il teorema di reciprocità e la teoria delle cavità applicata a semplici calcoli di dose.
Metodi algebrici della Meccanica Quantistica (6 cfu)
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
- Si studiano le basi matematiche della interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, formulazione algebrica e C* algebre, simmetrie e costruzione GNS, disuguaglianze di Bell.
Ottica atomica (9 cfu)
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
- Interazione della luce con un sistema quantistico. Raffreddamento laser. Le interazioni a due corpi tra atomi ultra-freddi e il loro controllo. Interferometria atomica e correlazioni quantistiche. Condensati di Bose-Einstein e laser atomici. I gas quantistici degeneri come sistemi semplici per studiare la fisica a molti corpi.
Reologia (6 cfu)
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
- Fluidi complessi, solidi e liquidi classici. Proprietà e misure reologiche. Cinematica e sforzi, tensore degli sforzi. Reologia dei polimeri. Reologia di altri fluidi complessi.Il tensore delle deformazioni. Cenni a teorie reologiche avanzate. Principi generali per la formulazione di teorie reologiche.
Fisica delle Onde Gravitazionali A (6 cfu)
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
- Il corso presenta in maniera unitaria le problematiche della ricerca nel campo delle onde gravitazionali. Nella prima parte vengono esaminate le caratteristiche della radiazione gravitazionale, generazione e rivelazione, come previste dalla Relatività Generale. Successivamente sono descritte le varie sorgenti e le loro proprietà di
emissione in relazione al contesto dell'astrofisica multimessaggera.Si discutono le tecniche di elaborazione del segnale che consento di estrarre in presenza di rumore la massima informazione dai dati, giungendo, dopo una descrizione dei rivelatori attualmente in funzione, agli ultimi risultati ottenuti. L'ultima parte è dedicata ad approfondire il funzionamento dei rivelatori e i settori dove le attività di ricerca e sviluppo sono più attive.
Teoria quantistica dei solidi (9 cfu)
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
- Il corso presenta teorie e metodi per lo studio delle proprietà di stato fondamentale e le eccitazioni elettroniche in sistemi a molti elettroni. In particolare:
Teorie di campo medio per il calcolo degli stati elettronici nei materiali; approssimazioni a singola particella e loro superamento. Teoria del funzionale densità e sua implementazione computazionale. Teoria a molti corpi degli stati eccitonici. Teoria dei plasmoni e schermo dielettrico nei cristalli. Densità degli stati proiettata e funzione di Green. Momenti di una Hamiltoniana e funzione di Green. Il problema classico dei momenti e sua soluzione con frazioni continue. Il metodo ricorsivo di Haydock-Heine-Kelly-Lanczos. Equazione di Dyson e Metodo di rinormalizzazione per gli stati elettronici. Costruzione di Hamiltoniane tight-binding ridotte per il calcolo di stati elettronici in sistemi multilayer. Metodi ricorsivi e trasporto elettronico. Superconduttività: aspetti fenomenologici, teorie termodinamiche, teoria dei London, teoria di Pippard, teoria di Ginzburg-Landau. Interazione elettrone-elettrone mediata da fononi; teoria BCS, Teoria di Bogoliubov-Valatin, Tunneling Giaever e tunneling Josephson. Riflessione di Andreev.
Risonanza Magnetica Nucleare (6 cfu)
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
- Il corso fornisce le conoscenze di base della RMN trattata in forma classica e quantistica. Vengono discussi i prinicipi e le tecniche della tomografia 3D con risonanza magnetica per l’imaging “in-vivo”, la spettroscopia e l’imaging funzionale.
Computing methods for experimental physics and data analysis A (6 cfu)
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
- Lo scopo del corso e’ l’insegnamento di tecniche di programmazione e di calcolo nel contesto della fisica sperimentale e applicata sia per quanto riguarda i software necessari all’elaborazione dei dati (data acquisition, reconstruction, simulation) sia per l’analisi dati di alto livello anche attraverso l’utilizzo di strumenti sviluppati dall’industria.
Nel corso saranno affrontati alcuni linguaggi di programmazione (e.g. python) e librerie diffuse nel campo dell’analisi dati in fisica sperimentale e anche gli strumenti usati e sviluppati dalle industrie legate ai “big data”. Infine saranno introdotte le problematiche relative al calcolo parallelo e i moderni strumenti di machine learning.
Sono previsti due parti su strumenti di programmazione di utilità trasversale per la fisica sperimentale e applicata, una incentrata sugli strumenti di base (3 CFU) e una di approfondimento (3 CFU).
Macchine acceleratrici A (6 cfu)
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
- Il corso presenterà i principii e i modi di funzionamento di acceleratori di elettroni e di protoni
Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
- Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha permesso molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle quali la scoperta del bosoni intermedi W e Z , del quark top e del bosone di Higgs.. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli collisionatori ISR, SPS collider , Tevatron e LHC insieme a una discussione delle prospettive future.
Nella parte finale saranno esaminati in dettaglio alcuni degli articoli che descrivono i risultati scientifici piu’ importanti ottenuti a LHC e effettuata una analisi di dati reali raccolti.
Elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, have provided many fundamental discoveries in particle physics such as those of bosons W, Z, top-quark and Higgs. A review of results obtained at the colliders : ISR, SPS collider, Tevatron and LHC is presented together with a discussion on future perspectives.
In the final period of the course some scientific articles reporting important results obtained at LHC will be examined and an analysis of real data collected will be done.
Metodologie sperimentali per la fisica delle astroparticelle A (6 cfu)
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
- Il corso presenta la strumentazione e le tecniche sperimentali per l'osservazione di sorgenti astrofisiche nel dominio delle alte energie. Le diverse strumentazioni sono discusse partendo dagli ordini di grandezza delle quantita' da misurare (flussi, spettri...). I rivelatori di fotoni e di particelle sono trattati come i blocchi fondamentali prima di discutere le loro integrazione in strumentazione complessa per esperimenti a Terra e dallo spazio. La strumentazione e le tecniche per la fisica delle astroparticelle sono trattati discutendo le diverse regioni come aree di ricerca: astrofisica X, astrofisica gamma, astrofisica con raggi cosmici, astrofisica con neutrini, astrofisica gravitazionale, ricerca di materia oscura. Le conoscenze acquisite forniranno agli studenti interessati ad una tesi nel campo delle astroparticelle la conoscenza della strumentazione e delle tecniche di osservazione di sorgenti astrofisiche ad alta energia per lavorare alla strumentazione, pianificare ed eseguire le osservazioni. Una parte del corso e' dedicata agli archivi pubblici di dati di esperimenti di alte energie e ai metodi di analisi dei dati, con esercitazioni in classe su dati (open data) di astrofisica X, astrofisica gamma, di inteferometri gravitazionali.
Sistemi planetari (6 cfu)
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
- 1. Dynamics of planetary systems: few body problems, tidal interactions, resonance and chaos, effects of binarity, effects of stars in a cluster environment (fly-by effects).
2. Planetary interiors: geophysics of Jovian and Terrestrial planets, plate tectonics and subsolidus convection, magnetic field generation, phase and chemical stratification; Kuiper Belt objects, icy bodies, and planetinos.
3. Planetary atmospheres and radiative transfer, stability of climate, feedback mechanisms.
4. Sun-planet connections: stellar winds, magnetospheres.
5. Stellar and planetary system formation: stability of pre-solar accretion disks, T Tau stars and protostars, UX Ori stars, devis disks and their evolution, asteroids and planetesimals.
6. Exoplanetary searches: transits, proper motion, radial velocities, high contrast direct imaging.
