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Oggetto:
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Laboratorio di fisica nucleare e subnucleare II

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Laboratory of Nulclear and Subnuclear Physics II

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Anno accademico 2017/2018

Codice dell'attività didattica
MFN1339
Docenti
Prof. Marco Costa (Titolare del corso)
Prof. Stefania Beolè (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno
Periodo didattico
Terzo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Propedeutico a
Mutuato da
il corso con SSD FIS/01 e' abbinato al codice MFN1339
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Conoscenza generale dei principali tipi di rivelatori di particelle, del loro principio di funzionamento, delle loro prestazioni e delle loro modalita' di utilizzo nella ricerca in fisica nucleare e subnucleare. Conoscenza approfondita di rivelatori visualizzanti quali le camere a bolle e capacità di analizzare fotogrammi per l'estrazione della misura diretta di sezione d'urto e di rapporti di decadimento di particelle instabili. Apprendimento dei principi di funzionamento dei rivelatori di tracciamento per la fisica delle alte energie quali i rivelatori a microstrip di silicio e capacità di eseguire una loro caratterizzazione elettrica anche con l'uso di probe-station professionale.

General knowledge about main models of particle detectors, their operation principles, their performances and their application process in Nuclear and Subnuclear physics research. Detailed knowledge about displaying detectors as bubble chambers and capability to analyse frames to extract direct measurements of cross section and decay ratio of unstable particles. Detailed study about the operation principles of tracking detectors for high energy physics such as silicon microstrip detectors and capabilty to carry on their electrical characterization even using a professiona probe-station.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Capacità di riconoscere e distinguere diverse tipologie di stati finali in eventi di collisione di particelle. Capacità di eseguire misure di sezione d'urto e di rapporto di frazionamento e di determinare caso per caso errori statistici ed errori sistematici.

Capacità di lavorare con probe station e micromanipolatori per caratterizzazione elettrica di rivelatori al silicio. Capacità di utilizzare strumentazione elettronica professionale. Determinazione del punto di lavoro  di un rivelatore a microstrip di silicio

Capability to identify and distinguish different types of final conditions in particle collision events. Capability to carry on cross section measures and splitting up ratio measures and to determine statistic and systematic errors on a case-by-case basis.

Capability to work with probe stations and micromanipulators to characterize electrically silicon detectors. Capability to use professional electronic equipment. Determination of the operating point of a Silicon microstrip detector.

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Modalità di insegnamento

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Orale

Oral

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Attività di supporto

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Programma

Il corso si propone di insegnare agli studenti alcune delle tecniche principali utilizzate per la rilevazione di particelle e la misura delle grandezze cinematiche necessarie per la caratterizzazione delle reazioni fisiche.
Il corso si avvale anche dei laboratori tecnologici dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Torino dove sono in fase di costruzione gli apparati sperimentali che entreranno in funzione presso il laboratorio del CERN a Ginevra sull'anello di accumulazione LHC.
Tre famiglie di rivelatori sono in particolare trattati.
Innanzitutto le camere a bolle, rivelatori visualizzanti, di cui esiste a Torino una importante tradizione e si conservano molte pellicole di importanti esperimenti eseguiti negli anni '70 dai fisici torinesi: utilizzando i tavoli di proiezione originali gli studenti analizzano i fotogrammi ed eseguono misure di sezione d'urto di antiprotoni su deuterio, cosi' come misure di rapporti di frazionamento in decadimenti dei kaoni carichi.
In secondo luogo, si studiano in buon dettaglio i rivelatori a microstrip di silicio, dai principi di funzionamento, alle loro caratteristiche elettriche , alle applicazioni nei moderni esperimenti di fisica delle alte energie: utilizzando una Probe Station professionale si esegue una caratterizzaione elettrica completa dei rivelatori realmente utilizzati in tali esperimenti, e si determina in particolare la tensione di svuotamento e le capacita' interstrip e di backplane al variare di parametric quali l'orientazione cristallina e la resistivita' del substrato.
Infine, utilizzando camere a deriva di grandi dimensioni si eseguono misure di efficienza e di tracciamento con raggi cosmici utilizzando sistemi di acquisizione e analisi dati degli esperimenti in fase di installazione presso il CERN di Ginevra. Il corso e' strutturato su una sezione di lezioni teoriche dedicate a ciascuno degli esperimenti trattati e da esperienze di laboratorio in piccoli gruppi corredate da relazioni che gli studenti dovranno stilare a completamento delle misure effettuate. E' inoltre richiesta agli studenti di preparare per la prova finale un seminario pubblico in cui con l'ausilio di pubblicazioni tecniche del settore essi presentino un approfondimento di uno degli argomenti trattati nel corso.

The course is dedicated to show some of the most relevant techniques used in particle physics. The course is structured in theoretical sessions followed by experimental work in the laboratory. Some of the experiments are done in the same laboratory where the CMS and Alice LHC experiments have been built and students partly use the original particle detectors of these experiments. For this reason a large fraction of the theoretical course is dedicated to the description of silicon detectors and to the way to proceed to make the electrical characterization of this type of particle detectors and of the annexed electronics. An other topic covered by the course is related to the analysis of bubble chamber events, since students can access a large collection  of original data collected with this technique in the late sixties and early seventies: the available data allows to make a direct measurement of cross-section and of branching ratio with a great educational potential.  At the end of the course and in preparation of the final exam students are also requested to prepare a seminar on a dedicated subject, as a deep technical inside on one of the topics covered by the course.   

Testi consigliati e bibliografia

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Dispense Prof. Costa

A.Frova, P. Perfetti Semiconduttori - proprieta' e applicazioni elettroniche

Lecture notes by Prof. Costa

Reccomended textbook (written in Italian):

- A. Frova, P. Perfetti, Semiconduttori - proprieta' e applicazioni elettroniche.





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Orario lezioni

GiorniOreAula
Martedì14:00 - 17:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Mercoledì14:00 - 17:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Giovedì14:00 - 17:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 16/04/2018 al 15/06/2018

Nota: Le lezioni in aula si svolgono in Aula Avogadro (due giorni alla settimana da concordare con il docente).
Fino al 16/05 lezioni in aula.
Il 18 aprile non ci sarà lezione.

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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Per le esperienze in laboratorio la frequenza è obbligatoria.

No prerequisites necessary. Attendande at lab experiences is mandatory.

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Ultimo aggiornamento: 16/05/2017 14:08