LABORATORIO DI FISICA III A

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento opzionale

Laurea triennale in Fisica
 (A.A. 2018/2019)
L'insegnamento è composto da diversi moduli, consultare il dettaglio nella sezione Moduli.
Anno di corso: 
3
Crediti: 
12
Ore di attivita' frontale: 
132

Il corso è diviso in due moduli: il Laboratorio di fisica moderna e il Laboratorio di fisica subnucleare.
Lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti gli elementi fondamentali per interpretare e comprendere l’interazione della radiazione con la materia e le caratteristiche fondamentali dei sistemi che permettono di “leggere” il risultato di tale interazione e di descrivere il fenomeno che ha generato la radiazione stessa.

In particolare, il corso fornisce agli studenti gli strumenti per comprendere e spiegare:
- modulo 1: i componenti base dell’elettronica analogica e il loro utilizzo nei circuiti di riferimento per l’acquisizione degli effetti dell’interazione della radiazione con la materia;
- modulo 2: l’interazione della radiazione nucleare e subnucleare (fotoni con energie comprese tra qualche keV e qualche MeV e particelle cariche) con la materia, le modalità con cui tale interazione può essere rivelata e misurata e come tali misure possano fornire informazioni sulla sorgente di radiazione.

Un corso di questo tipo completa le conoscenze che si acquisiscono a livello teorico durante il percorso di laurea triennale in fisica, analizza gli elementi chiave dell’interazione della radiazione con la materia, dei circuiti elettronici e dei rivelatori di particelle e consente di eseguire misure sperimentali che sono esemplificative di diverse applicazioni della fisica. Il corso è di interesse, in particolare, per studenti che intendono proseguire il loro percorso di formazione nell’ambito della fisica delle particelle, della fisica applicata (fisica medica e fisica ambientale) e della fisica sperimentale dello spazio; inoltre è di interesse per tutti gli studenti che intendono applicare quanto studiato dal punto di vista teorico a un’attività sperimentale e a coloro che intendono acquisire competenze di analisi dati e competenze informatiche avanzate.

Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di:
- spiegare il funzionamento di circuiti base dell’elettronica analogica, descrivendo le caratteristiche dei singoli componenti e le loro limitazioni
- descrivere l’interazione dei diversi tipi di radiazione con la materia, sia negli esperimenti di riferimento per il passaggio dalla fisica classica alla fisica moderna, sia negli esperimenti di fisica nucleare e subnucleare
- analizzare in modo critico le informazioni che i diversi tipi di rivelatore sono in grado di fornire sulla sorgente di radiazione a seconda della radiazione che rivelano
- scegliere il rivelatore adatto a una specifica misura di radiazione, evidenziandone limiti e vantaggi
- analizzare i dati raccolti con diversi setup sperimentali ed effettuare misure sperimentali di fisica delle particelle, caratterizzando il comportamento delle sorgenti di radiazione e dei rivelatori

Per comprendere gli argomenti del corso e realizzare le attività pratiche previste, agli studenti è richiesto di possedere i seguenti elementi, affrontati negli insegnamenti già seguiti prima di accedere a questo corso di laboratorio:

- conoscere la teoria degli errori
- avere una conoscenza base di inglese per poter comprendere la bibliografia fornita

La verifica viene effettuata in diverse fasi:

- le relazioni di laboratorio: gli studenti consegnano le relazioni che vengono corrette con relative richieste di modifica, se necessario. Le relazioni di laboratorio sono pre-compilate: le parti introduttive sono comuni e sono indicati gli elementi che vanno studiati e inseriti da parte dei gruppi di lavoro. La consegna della relazione deve avvenire entro un mese dalla raccolta dei dati sperimentali

- la presentazione dell’esperimento di fisica moderna (modulo 1) / jolly (modulo 2): ogni gruppo presenta al resto della classe l’esperimento che ha scelto, il setup sperimentale, l’analisi dei dati e i risultati ottenuti, sottolineando gli elementi di criticità incontrati nell’esecuzione dell’esperimento e proponendo eventuali soluzioni

- la prova finale: si tratta di una prova orale a cui si accede dopo aver completato le relazioni e aver presentato l’esperimento di fisica moderna (modulo 1) / jolly (modulo 2). La prova orale inizia con un argomento a scelta da parte dello studente, che viene illustrato alla lavagna; allo studente vengono poi poste domande che riguardano gli argomenti trattati durante il corso. La prova finale intende verificare:
- la conoscenza:
** (modulo 1) dei componenti fondamentali dell’elettronica analogica, del modo in cui possono essere combinati per costruire circuiti con uno scopo assegnato (filtri, amplificatori, derivatori, integratori, ecc)
** (modulo 2) dei principi dell’interazione radiazione-materia, dei principi di funzionamento dei rivelatori, delle caratteristiche dei setup sperimentali incontrati e delle modalità di acquisizione dei dati
- la capacità di analizzare
** (modulo 1) il circuito proposto, il suo funzionamento e i suoi limiti
** (modulo 2) la risposta del rivelatore e come da questa risposta sia possibile ottenere informazioni sulla sorgente di radiazione
- la correttezza del linguaggio tecnico utilizzato per spiegare il setup di misura, la relativa analisi dati e i risultati ottenuti.

Per passare l’esame, lo studente deve presentare l’argomento scelto in modo soddisfacente, con un linguaggio adeguato e dimostrando una comprensione soddisfacente dei circuiti base dell’elettronica analogica e del loro funzionamento (modulo 1), dell’interazione radiazione-materia, delle caratteristiche dei rivelatori e delle informazioni che tali rivelatori forniscono (modulo 2).

Per passare l’esame con successo, lo studente deve dimostrare una padronanza adeguata di tutti gli argomenti del corso e delle misure sperimentali effettuate; deve inoltre descrivere tali elementi con un linguaggio tecnico buono.

Il punteggio massimo con lode verrà assegnato allo studente che ha consegnato delle relazioni di livello molto buono, presenta l’argomento in maniera molto buona e dimostra di saper rielaborare quanto incontrato durante il corso sia per definire quali elementi scegliere per uno specifico circuito elettronico o una specifica misura sperimentale, indicando gli eventuali elementi di criticità e i punti di forza della scelta, sia per giustificare la scelta sperimentale che gli viene presentata identificando i motivi che hanno portato a optare per tale soluzione.

Al termine del primo semestre, gli studenti potranno svolgere la prima prova parziale per il Laboratorio di fisica moderna; al termine del secondo semestre, potranno svolgere la seconda prova parziale per il Laboratorio di fisica subnucleare.

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A.A. 2020/2021

Anno di corso: 3
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2019/2020

Anno di corso: 3
Curriculum: PERCORSO COMUNE