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Oggetto:
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Laboratorio di fisica nucleare e subnucleare I

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Laboratory of Nuclear and Subnuclear Physics I

Oggetto:

Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN0831
Docenti
Prof. Mario Edoardo Bertaina (Titolare del corso)
Prof. Simonetta Marcello (Titolare del corso)
Prof. Stefano Giovanni Spataro (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Non ci sono prerequisiti specifici, ma è fortemente consigliata la frequenza al corso di "Rivelatori di particelle"

No prerequisites are mandatory, but it is highly recommended to attend the course "Particle Detectors"
Propedeutico a

L'insegnamento non è propedeutico ad altri insegnamenti.
La frequenza è consigliata prima di seguire il Laboratorio FNS II.

The teaching is not propaedeutic to other teachings.
It is highly recommended to attend it before to start the FNS II Lab.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Lo scopo dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e pratiche per la realizzazione di esperimenti di Fisica Nucleare e Subnucleare che utilizzano diversi tipi di rivelatori di particelle e di elettronica associata (rivelatori a scintillazione, rivelatori al diamante e, eventualmente, anche rivelatori a gas).

The aim of the teaching is to provide theoretical and practical knowledge about the experimental techniques used in Nuclear and Subnuclear Physics experiments, where differet kinds of detectors and electronics are used (scintillation detectors diamond detector and, whether possible,  gas detectors).

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Conoscenza approfondita del funzionamento dei rivelatori a scintillazione e al diamante e dei rivelatori a gas. Conoscenza della strumentazione elettronica e del sistema di acquisizone dati (CAMAC e VME) utilizzati negli esperimenti di Fisica Nucleare e Subnucleare.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

In generale, lo studente deve avere sviluppato un alto grado di autonomia. Capacità di utilizzare strumentazione elettronica professionale. Capacità di determinare i parametri di lavoro dei rivelatori a scintillazione e a gas e di misurare efficienza e risoluzione di questi rivelatori. Capacità di comprendere e di scrivere un semplice programma di acquisizione dati.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Capacità di raccogliere i dati rilevanti e interpretarli. Capacità di integrare le consocenze e trattare la complessità. Capacità di formulare giudizi anche con informazioni limitate o incomplete.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Capacità di spiegare l'esperienza svolta, descrivendo il setup sperimentale utilizzato, le procedure per la messa a punto della strumentazione utilizzata, la presa dati e l'analisi dei dati.

Capacità di comunicare le conclusioni sul lavoro svolto e di evidenziare le conoscenze e i principi base che portano a tali conclusioni.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Capacità di intraprendere studi ulteriori con un alto grado di autonomia.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

In-depth knowledge about scintillation, diamond and gas detectors operation principles. Knowledge about electronic instrumentation and data acquisition system (CAMAC and VME based) used in Nuclear and Subnuclear Physics experiments.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

In general, the student must develop a high degree of autonomy. Capability to use professional electronic instrumentation. Capability to define the working parameters of scintillation and gas detectors and to measure their efficiency and resolution. Capability to understand and write a simple data acquisition programme.

JUDGMENT AUTONOMY
Ability to gather and interprete the relevant data. Ability to  integrate knowledge and handle complexity. Ability to formulate judgements with limited and incpomplete information.

COMMUNICATION SKILLS
Skill giving a report about the experiment which has been carried out, describing the experimental setup, the procedure to adjust the used detectors and instrumentation, the data taking and the data analysis.

Ability to comunicate the conclusions about the completed work and to point out the knowledge and the rationale underpinning the conclusions.

LEARNING SKILLS
Skill to undertake further studies with a high level of autonomy

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Modalità di insegnamento

 

A causa delle restrizioni sanitarie le lezioni si terranno su piattaforma Webex, con slides e/o mediante uso di tavoletta grafica e saranno registrate e rese disponibili per un utilizzo asincrono.

Le lezioni saranno registrate anche nel caso in cui sia possibile fare lezione in presenza.

Invece, le esercitazioni di laboratorio saranno fatte in presenza in piccoli gruppi e nel pieno rispetto delle eventuali restrizioni sanitarie.


L'insegnamento consiste di 60 ore (6 CFU), divise in 30 ore di lezioni frontali e 30 ore di esercitazioni di Laboratorio.

La frequenza delle esperienze in laboratorio è obbligatoria Ed è fortemente consigliata per le lezioni.

Due to the sanitary regulations teaching will be done online on Webex, using slides and/or digital drawing tablet.

Recording of the lectures will be available for an asynchronous use.

Recording will be done even in case the lectures in person will be authorized.

On the contrary, Laboratory activities will be done in person, in small groups to comply with the sanitary regulations.


The teaching consists of 60 hours (6 CFU), divided into two parts: 30 hours of lectures and 30 hours of Lab activities.

 Attendance at Lab activities is mandatory. And it is strongly recommended for the lectures.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale viene fatto online su piattaforma Webex (audio e video devono funzioanre) a causa delle restrizioni sanitarie in vigore.

L'esame finale accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova orale. Lo studente deve redigere una relazione scritta riguardante le esperienze di laboratorio effettuate, che va consegnata almeno una settimana prima dell' appello di esame. La prova orale consiste nella revisione della relazione con domande volte ad accertare il livello delle conoscenze acquisite.

The final examination is online on Webex platform (audio and video must be operative) due to the sanitary regulations.

The final examination verifies the achievement of the knowledge and skills expected through the execution of an Oral Examination. The student must prepare a written report on the laboratory experiments carried out. This report  must be delivered at least one week prior to the examination. The oral examination consists of the discussion of the report with questions intended to verify the level of the achieved knowledge.

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Attività di supporto

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Programma

Per il Programma dettagliato vedere file sotto Lezioni del Materiale Didattico

-Trasmissione del segnale dal rivelatore all'elettronica di lettura.

-Elettronica nucleare: discriminatori, formatori di impulso, coincidenze, digitalizzatori (ADC, TDC, Digitiser).

-Funzionamento e caratteristiche dei Bus CAMAC e VME. Indirizzamento logico e indirizzamento geografico.

-Preparazione del trigger. Tempo morto.

-Esperienze in laboratorio con contatori elettronici:

--misura della vita media del muone a riposo,

--misura del flusso e della direzione dei raggi cosmici con rivelatori a scintillazione;

--misure di eventi correlati con sorgenti di raggi gamma utilizzando scintillatori inorganici;

--studio di diversi tipi di rivelatori a scintillazione letti con un SiPM;

--studio di un rivelatore al diamante per la rivelazione di particelle alfa e raggi gamma.

Detailed Programme is available under "Lezioni" in Materiale Didattico

-Signal transmission from the detector to the readout electronics.

-Discriminators, pulse shapers, coincidences, digitizers (ADCs, TDCs, Digitisers).

-Bus types. Main characteristics of CAMAC and VME standards. Logical and physical addressing.

-Trigger setup. Dead Time

-Experiments in the Lab:

--measurement of the muon mean life at rest with scintillators;

--measurements of the flux and direction of cosmic rays with plastic scintillators

--measurement of correlated events with gamma rays sources using inorganic scintillators

--study of teh response of different tyes of scintillation detectors coupled to a SiPM;

--study of a diamond detector for alpha particles and gamma rays detection.

Testi consigliati e bibliografia

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W.R. Leo "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer-Verlag, 1994.

G.F. Knoll "Radiation Detection and measurement", John Wiley & Sons, 2000.

O successive edizioni.

Dispense e Articoli disponibili sotto "Materiale Didattico".

W.R. Leo "Techniques for nuclear and particle physics experiments", Springer-Verlag, 1994.

G.F. Knoll "Radiation Detection and measurement", John Wiley & Sons, 2000.

Or recent editions.

Lecture notes and Articles available under "Materiale Didattico".



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Orario lezioni

Lezioni: dal 13/01/2020 al 13/03/2020

Nota: Il corso inizierà il 13 gennaio 2020 e si svolgerà in aula fino all'inizio di febbraio per proseguire poi in laboratorio dal 3/2 fino a metà marzo (in base ai turni).

Lectures will start on 13th of January 2020 until the beginning of February, to continue in the Lab from Feb 3 up to March (on a shift base).

lun 13/01 ore 14-16 FRANZINETTI
mar 14/01 ore 16-18 FRANZINETTI
mer 15/01 ore 16-18 FRANZINETTI
gio 16/01 ore 16-18 FRANZINETTI
ven 17/01 ore 14-16 FRANZINETTI

lun 20/01 ore 14-16 FRANZINETTI
mar 21/01 ore 16-18 FRANZINETTI
mer 22/01 ore 16-18 FRANZINETTI
gio 23/01 ore 14-16 FRANZINETTI

lun 27/01 ore 14-17 Aula Franzinetti e Aula Wick
mar 28/01 ore 14-17 Aula Avogadro e Aula D1 (Dip. Chimica)
mer 29/01 ore 14-16 AULA A
gio 30/01 ore 14-16 Aula D
ven 31/01 ore 14-17 Aula Franzinetti e Aula Wick

Dal 3/2 al 13/3
Laboratorio dalle 14 alle 18 tutti i giorni

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Note

 Ricevimento: tutti i giorni su piattaforma Webex, purché sia stato fissato un appuntamento via e-mail.

Il docente NON risponde a email di studenti prive di Nome e Cognome

 Question time: office hours on Webex platform, provided that an appointment has been fixed by email.

The teacher CANNOT reply to email from students where Name and Family Name are not written clearly

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Ultimo aggiornamento: 18/06/2020 20:44