Corsi 2007/2008

Corsi organizzati dalla Scuola di Dottorato in Fisica
a.a. 2007/2008
Ogni studente della Scuola di Dottorato in Fisica deve conseguire un minimo di 12 crediti,
scegliendo:
-
almeno 1 corso obbligatorio a carattere generale (6 crediti)
-
altri corsi specialistici o a carattere specialistico tra quelli organizzati dalla Scuola di
Dottorato.
Corsi obbligatori a carattere generale
Docente
Corso
Crediti
V. Efros, R. Vallauri
Teoria dello scattering
6
G.A. Prodi, R.S. Brusa
Tecniche avanzate di fisica sperimentale
6
Inizio
19
febbraio
5
febbraio
Corsi specialistici a scelta:
Docente
Corso
Crediti
Inizio
21
febbraio
P. Fornasini
Radiazione di sincrotrone e sue applicazioni
3
I. Lazzizzera
Gruppo di rinormalizzazione
3
L. Pavesi
Nanoscienze e nanotecnologie
3
S. Stringari
Ultracold Fermi Gases
3
A. Miotello
Energie rinnovabili e tecnologie basate
sull’idrogeno
3
S. Zerbini
Quantizzazione mediante integrali di cammino
3
P. Verrocchio
Fisica dei vetri e transizione vetrosa
3
A. Zecca
Cambiamenti Climatici
3
I. Lazzizzera, A.
Gresele
Fondamenti del modello standard e fisica ai
collisionatori oggi (annessa gita al CERN)
3
G.A. Prodi
Statistica applicata all’analisi dei dati
3
Giugno
M.Ferrari
Metodi ottici per la caratterizzazione di materiali
3
29
gennaio
2 aprile
19
febbraio
5
marzo
21
gennaio
18
febbraio
11
Febbraio
29
gennaio
N.B. Inizio ed orari di questi corsi potranno essere concordati con il docente.
Nota: Potranno essere organizzati altri corsi durante l’a.a., a seconda della disponibilità di docenti
interni ed esterni. Ne verrà data opportuna comunicazione.
Corsi a scelta tra tutti i corsi effettivamente attivati dalla Laurea Specialistica in Fisica nel II
semestre dell’a.a. 2007/2008 (inizio 18 febbraio)
Consultare il sito della Facoltà di Scienze: Portale Università di Trento
Corsi a scelta di altre Lauree Specialistiche (Matematica, Ingegneria, ecc.) in sede o fuori sede,
previa autorizzazione del Collegio dei docenti.
1
Teoria dello scattering
V. Efros – R. Vallauri
Parte I Docente prof. Victor Efros
Programma da stabilire
Parte II Docente Prof. R. Vallauri
-
scattering di radiazione e.m. e particelle da un sistema ad N corpi.
Aspetto statistico del problema.
Teorema di Van Hove per la sezione d'urto di scattering.
Funzioni di correlazione, equazione di Langevin generalizzata.
Rappresentazione della sezione d'urto in funzione dei momenti spettrali.
Alcuni esempi: fluttuazioni di densità e corrente, scattering Rayleigh-Brillouin, Raman, etc.
Tecniche avanzate di fisica sperimentale
G.A. Prodi, R.S. Brusa
Il corso è organizzato in un ciclo di 5 seminari di 4-5 ore ciascuno che affrontano argomenti di
fisica sperimentale.
Gli argomenti trattati saranno scelti fra le seguenti aree di ricerca:
1) Biofisica di singole molecole biologiche.
2) Bioimmagini.
3) Raffreddamento ed intrappolamento laser.
4) Limiti intrinseci di rumore in rivelatori di spostamento: rumore termico e rumore
quantistico.
5) Antimateria: a) produzione ed esperimenti con antidrogeno; b) esperimenti a molti
positroni c) tecniche per lo studio di open-volumes con positronio.
6) Applicazione di fasci di particelle in medicina.
7) Strumentazione per l’osservazione del cosmo: radiazione gamma e raggi cosmici ad alta
energia.
Radiazione di sincrotrone e sue applicazioni
Paolo Fornasini
1 - Generalita' sulla Radiazione di Sincrotrone
Emissione di radiazione elettromagnetica da cariche accelerate. Approssimazione di dipolo.
Radiazione di frenamento (bremsstrahlung). Effetti relativistici. Radiazione di sincrotrone.
Generatori di raggi x da laboratorio. Acceleratori lineari e circolari di particelle.
Proprietà fondamentali della radiazione di sincrotrone: distribuzione angolare,
distribuzione spettrale, struttura temporale, polarizzazione.
2. - Generazione e utilizzo della Radiazione di Sincrotrone
Sincrotroni e anelli di accumulazione, struttura e principi base di funzionamento. Magneti
curvanti. Insertion devices: wiggler e ondulatori. Free-electron laser.
Origine delle proprieta' della radiazione di sincrotrone in funzione delle caratteristiche
della sorgente.
Linee di luce e componenti ottici per raggi X: monocromatori e specchi.
Generatori di neutroni. Confronto tra le proprieta` dei neutroni termici e della radiazione di
sincrotrone.
Principali tecniche basate sulla Radiazione di Sincrotrone: scattering elastico e anelastico,
spettroscopia di assorbimento e fotoemissione, formazione di immagini (radiografia e
microscopia).
3 - Scattering elastico - diffrazione
Generalita' sui fenomeni di scattering: sezioni d'urto elastiche ed anelastiche.
Scattering di raggi X. Trattazione classica dello scattering Thomson e suoi limiti.
Interferenza, fattore di scattering atomico. Scattering risonante e correzioni 'anomale' al
fattore di scattering atomico. Effetto Compton.
2
'Wide angle scattering' da aggregati di atomi (cristallini e amorfi).
Scattering da cristalli. Richiami di cristallografia. Fattore di struttura. Condizioni di
interferenza di Laue, Bragg, Ewald. Diffrazione da cristallo singolo e da polveri.
Scattering da amorfi. Formula di Debye. Funzione di distribuzione radiale e funzione di
struttura. Sistemi mono-atomici e sistemi poli-atomici.
'Small angle scattering'.
Vantaggi della radiazione di sincrotrone: studi in temperatura e pressione, studi di cinetica,
cristallografia delle proteine, etc.
Confronto con l'uso dello scattering elastico neutronico. Diffrazione coerente e incoerente di
neutroni.
4 - Spettroscopia di fotoemissione
Effetto fotoelettrico. Fotoionizzazione con raggi X o UV. Principi di base della spettroscopia
di foto-emissione. Approssimazione ad un elettrone ed effetti a molti corpi.
Aspetti sperimentali. Sorgenti da laboratorio e vantaggi della radiazione di sincrotrone.
Differenti schemi di misura.
Fotoemissione in fase gassosa. Fotoemissione da superfici solide, modello a tre step.
Fotoemissione da livelli profondi.
5 - Spettroscopia X in assorbimento - EXAFS
Soglie di assorbimento e loro strutture fini, XANES ed EXAFS
Teoria dell'EXAFS. Approssimazione di 'single scattering', formula parametrizzata. Effetti
del disordine termico e strutturale. Effetti di 'multiple scattering'.
Aspetti sperimentali: set-up del laboratorio, differenti modalita' di misurazione. Analisi dei
dati e interpretazione dei risultati.
Principali applicazioni dell'EXAFS. Esempi.
6 - Scattering anelastico
Impostazione generale dello scattering. Sezione d'urto intrinseca e funzione di scattering.
Caso dei raggi X e caso dei neutroni.
Hamiltoniana d'interazione e teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo. Scattering
non risonante e risonante.
Funzione di scattering statica e funzione di correlazione spaziale. Funzione di scattering
dinamica e funzione di correlazione spazio-temporale.
Eccitazioni di elettrone singolo: effetto Compton ed effetto Raman per raggi X. Eccitazioni
collettive:calcolo della funzione di scattering per eccitazioni fononiche.
Scattering anelastico di neutroni e di raggi X (confronto)
Gruppo di rinormalizzazione
Prof. I. Lazzizzera
o
o
Introduzione ai concetti fondamentali.
Applicazione a QCD.
Nanoscienza e nanotecnologie
Lorenzo Pavesi



Introduzione e problematiche generali delle nanotecnologie. (1 ora)
Le dimensioni nanometriche e i principali esempi
Definizioni e storia
Rassegna di alcune applicazioni industriali
Fisica-chimica alle nanoscale: principali tools di simulazione (5 ore)
Dall’atomo al cluster
Dal cristallo al nanocristalli
Effetti quantistici e correlazione alla scala nanometrica
Nanofabbricazione (2 ore)
top-down vs bottom-up
Nanolitografia
Molecular manufacturing
Self-assembly and 'bottom-up' manufacturing
3



Strumenti di caratterizzazione e manipolazione (2 ore)
Sonde a nanoprobe
Nanomateriali. (5 ore)
Carbon Nanotube Technologies (CNT)
Polymers and organic molecules
Surface and colloid chemistry
Semiconductors
Alcuni esempi di applicazioni (5 ore)
Single electron transistor
Cross bar switches
Nanocluster fabrics
Nano for bio
Ultracold Fermi Gases
S. Stringari
Programma da stabilire
Energie rinnovabili e tecnologie basate sull’idrogeno
Antonio Miotello
-Note generali sui consumi energetici mondiali relativi
alle varie fonti di energia primaria.
- Le prospettive offerte dalle energie rinnovabili: solare, biomassa, eolico, idroelettrico.
- Il problema dell'immagazzinamento efficace delle energie rinnovabili.
-La prospettiva dell'utilizzo del vettore idrogeno
-Produzione di idrogeno
-Termodinamica deI sistemi metallo-idrogeno
-Immagazzinamento di Idrogeno (chemisorbimento dissociativo, trasporto, nucleazione di fasi
idruro)
-Utilizzo dell'idrogeno nelle celle a combustibile.
Attività di laboratorio:
- Formazione di idruri
- La tecnica di Sievert per lo studio dei processi cinetici e termodinamici
dell'idrogenazione
- Cinetica del desorbimento termico dell'idrogeno.
Quantizzazione mediante integrali di cammino
S. Zerbini
Programma da stabilire
Fisica dei vetri e della transizione vetrosa
P. Verrocchio
Fenomenologia dei vetri: (2 ore)
Rilassamenti non-esponenziali, dinamica Arrhenius e super-Arrhenius, misure
calorimetriche, aging, effetti di memoria e ringiovanimento
Approccio fenomenologico: (2 ore)
Minimi e selle dell'energia potenziale, proprieta' statistiche delle barriere di energia
Teoria Mode-Coupling della transizione vetrosa: (2 ore)
Transizione dinamica, Scaling e universalita'
Campo Medio (Statica): (2 ore)
Vetri di spin, rotttura della simmetria delle repliche
Campo Medio (Dinamica): (2 ore)
Vetri di spin e teoria Mode-Coupling, rottura debole dell'ergodicita'
Oltre il campo medio: scenario dinamico: (2 ore)
4
Eterogeneita' dinamiche
Oltre il campo medio: scenario termodinamico: (2 ore)
Entropia configurazionale, potenziali termodinamici non convenzionali
Legame tra termodinamica e dinamica fuori dall'equilibrio: (1 ora)
Generalizzazione del teorema di fluttuazione-dissipazione
Natura della transizione di fase vetrosa: (2 ore)
Transizioni del 1 ordine random, mosaico di stati metastabili, lunghezze caratteristiche
divergenti
Fononi nei vetri (reticoli disordinati): (2 ore)
Scattering con difetti localizzati
Fononi nei vetri (disordine topologico): (2 ore)
Scattering anomalo fonone-disordine, ibridizzazione tra fononi e modi non propaganti,
Boson Peak
Cambiamenti climatici
Antonio Zecca
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Teorie delle glaciazioni
Dinamica dei ghiacci in Antartide e in Groenlandia (sottotitolo: stabilità del West
Antarctic Ice Sheet)
Trends nelle temperature medie globali e in altre serie temporali.
Livello del mare: proiettare l' innalzamento futuro.
Aerosols e clima: l' impatto a livello locale e a livello globale delle misure di mitigazione.
Prezzo del petrolio: proiezioni a medio-lungo termine.
Il clima nel Trentino.
Fondamenti del modello standard e fisica ai collisionatori oggi
I. Lazzizzera
Programma da stabilire
Statistica applicata all'analisi dei dati
G. Prodi
Obiettivi formativi specifici
Il corso approfondisce le conoscenze statistiche utilizzate per affrontare le problematiche relative
all'analisi dei dati in fisica sperimentale. Saranno discusse le sorgenti di rumore intrinseco che
limitano la precisione delle misure fisiche.
Contenuti del corso
Probabilità e variabili aleatorie (definizione assiomatica, condizionamento ed indipendenza,
interpretazione frequentista classica e bayesiana, densità di probabilità, funzioni caratteristiche)
Test delle ipotesi (test lineari, bontà del fit) Stimatori (proprietà e metodi costruttivi, massima
verosimiglianza) Inferenza bayesiana Intervalli di confidenza (livelli di confidenza, coverage,
confidence belt) Processi stocastici e sistemi lineari (autocorrelazione, spettro di potenza, processi
stazionari e non stazionari, stime spettrali, metodi lineari di analisi tempo-frequenza) Cenni /
esempi di Rumore in sistemi lineari (sorgenti di rumore, limiti fondamentali, amplificatori,
trasduttori) Estrazione di segnale dal rumore (filtri lineari, cenni sui sistemi non stazionari)
sorgenti di rumore nella misura di grandezze fisiche: rumore additivo e di retroazione del sistema
di misura, rumori termici, rumore shot, rumore quantistico
Prerequisiti
Sono utili prerequisiti le conoscenze di base di statistica affrontate nel corso di Laboratorio di
Fisica I e di sistemi lineari affrontate nel corso di Laboratorio di Fisica III
Metodi didattici
Lezioni frontali con esercitazioni. La valutazione finale consiste in un esame orale. Incoraggeremo
l'applicazione delle conoscenze acquisite nel corso a specifiche problematiche di analisi dei dati in
esperimenti di interesse dello studente.
5
Modalità di verifica dell’apprendimento
esame orale
Testi di riferimento
Per la parte di probabilità e statistica: - G.Cowan, Statistical Data Analysis, Oxford University
Press (1998) - Ulteriore documentazione generale è disponibile su web, in particolare sul sito del
Particle Data Group (http://pdg.lbl.gov/ metodi matematici > probability, statistics) Per la parte
di analisi di segnali (serie temporali): A.Papoulis, Analisi dei segnali, Boringhieri o in lingua
originale Signal Analysis, McGraw-Hill Un testo generale consigliato è A.Papoulis, Probabilità,
variabili aleatorie e processi stocastici, Boringhieri o in lingua originale Probability, random
variables and stochastic processes, McGraw-Hill
Ulteriori informazioni
[email protected]
Metodi ottici per la caratterizzazione di materiali
(programma provvisiorio)
M. Ferrari
1) Introduction to Glass Photonics
2) Photonics devices fabrication and assessment
3) Spectroscopic diagnostic
All the arguments will be enriched by direct activity in CSMFO CNR-IFN laboratory where the
student will be involved in research and development activity.
6