Laboratorio di fisica delle particelle

A.A. 2020/2021
6
Crediti massimi
62
Ore totali
SSD
FIS/01
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di illustrare metodologie sperimentali tipiche della fisica delle particelle elementari coinvolgendo direttamente lo studente nelle fasi esecuzione e analisi dei dati di piccoli esperimenti che utilizzano telescopi di rivelatori al silicio e scintillatori plastici.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine del corso avrà acquisito le seguenti abilità:

1. saprà descrivere il funzionamento di un rivelatore al silicio e di uno scintillatore plastico;

2. sarà in grado di calcolare l'energia rilasciata in uno spessore di materiale da parte di particelle al minimo di ionizzazione e determinare il tempo di vita medio del positrone;

3. sarà in grado di ricostruire la catena elettronica di acquisizione sia per la determinazione dell'energia rilasciata nei semiconduttori al silicio sia per le misurazioni temporali dei tempi di dimezzamento negli scintillatori plastici;

4. saprà analizzare i dati ottenuti e ricostruire le curve di Landau e il tempo di vita medio del positronio
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Il laboratorio di particelle consiste nello svolgimento di due esperimenti: La misura del tempo di decadimento del positronio e la ricostruzione delle curve di Landau per particelle al minimo di ionizzazione.

La misura del tempo di decadimento del positronio è ottenuta per mezzo di due scintillatori veloci al fluoruro di bario ed a una sorgente beta-più (Na22). Grazie alla contemporanea lettura del gamma di diseccitazione del Na22 e il successivo gamma di annichilazione del positrone e possibile ricostruire la curva di decadimento dell'orto-positronio nel materiale considerato.

La curva di Landau è ottenuta registrando l'energia depositata da elettroni al minimo di ionizzazione emessi da una sorgente beta pura (Sr90) in telescopi di silici di 200 micron ciascuno. Il rivelatore a telescopio consente la realizzazione di un trigger di selezione per evidenziare la curva di Landau.
Prerequisiti
1. Conoscenze di radioattività e interazione della radiazione con la materia
2. Uso della strumentazione elettronica da laboratorio quali ad esempio alimentatore, impulsatore, multimetro, oscilloscopio.
3. Conoscenza del funzionamento dei rivelatori a stato solido e scintillatori
Metodi didattici
Le due esperienze di laboratorio verranno dapprima esposte in aula da un punto di vista teorico. Successivamente verranno eseguite in laboratorio dopo aver spiegato il funzionamento della strumentazione necessaria.
Materiale di riferimento
G. Knoll, Radiation detection and measurements, Ed. J. Wiley
C. Bui, M. Milazzo, Introduzione alle misure di fisica nucleare, Ed. Città Studi
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste nella preparazione e presentazione di una relazione di
laboratorio in gruppi di tre studenti su i due argomenti trattati.
Durante l'esame agli sarà chiesto di argomentare la relazione individualmente.
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 14 ore
Docente: Miramonti Lino