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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 2020/2021

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

Stanza Webex Prof.ssa Simonetta Marcello

https://unito.webex.com/meet/simonetta.marcello

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 restrizioni sanitarie.

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

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

L'insegnamento è in italiano, a meno che non venga richiesto dagli studenti in mobilità l’utilizzo della lingua inglese.

Le slides delle lezioni e i testi di riferimento sono in inglese.

Webex room Prof. Simonetta Marcello

https://unito.webex.com/meet/simonetta.marcello

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.

Lectures are in italian language, apart from the case of enrollment of students from mobility programme.

Slides of lectures and textbooks are in english.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

A partire da settembre 2020 l’esame sarà svolto in PRESENZA.

la modalità on line  su piattaforma Webex sarà RISERVATA soltanto agli studenti e alle studentesse che si troveranno in  una delle seguenti condizioni:

  1.  situazione di fragilità (diretta e indiretta, malattia, etc)
  2.  residenza o domicilio fuori regione;
  3.  assenza temporanea dal territorio regionale per esigenze documentabili.

Le tre condizioni dovranno essere documentate dallo studente tramite auto-dichiarazione.

Attenzione a ulteriori aggiornamenti su queste informazioni che potrebbero cambiare a seconda della situazione sanitaria.

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.

Starting from September 2020 the exam will be in PERSON in a classroom of the Physics Department.

The exam using Webex is available only for students in particular conditions, as follows:

  1. situation of fragility (direct or not direct, illness, ...);
  2. residence or domicile outside of Piedmont Region;
  3. temporary absence from Piedmont Region for reasons that can be proved.

These conditions must be proved by the students by means of a auto-declaration.

Please check again this information because something could change due to sanitary situation.

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

Oggetto:

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 11/01/2021 al 12/03/2021

Nota: **CALENDARIO DIDATTICO** da lunedi 11/1/2021 a venerdi 12/3/2021
dal 27/1 al 31/1 Lezioni singole Exp

docente: Marcello
lun 11 ore 14-16 Aula C
mar 12 ore 14-16 Aula C
mer 13 ore 16-18 Aula C
gio 14 ore 16-18 Aula C
ven 15 ore 14-16 Aula C

docente: Marcello
lun 18 ore 14-16 Aula C
mar 19 ore 14-16 Aula C
mer 20 ore 16-18 Aula A
gio 21 ore 16-18 Aula C

Lun 25/1
docenti: Marcello/Spataro in parallelo
ore 14-17 Aule D e Franzinetti

Mar 26/1
docenti: Marcello/Bertaina in parallelo
ore 14-17 Aule D e Franzinetti

Mer 27/1
docenti: Marcello/Bertaina in parallelo
ore 14-17 Aule D e Avogadro

Gio 28/1
docente: Spataro
ore 14-16 Aula C

Ven 29/1
docente: Spataro
ore 14-16 Aula C

Laboratorio in PRESENZA con gruppi da tre persone organizzato in Turni
Dal 1/2 al 12/3
Laboratorio dalle 14 alle 18 tutti i giorni
(potrebbe succedere che per scaglionare entrate e uscite per alcuni gruppi sia necessario fare l'orario dalle 13.30 alle 17.30)

Oggetto:

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: 13/01/2021 09:32