Acquisizione dati e controllo

CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN FISICA
ATTIVITA’ FORMATIVA
Acceleratori di particelle
Acquisizione dati e controllo
CONTENUTO/OBIETTIVI SPECIFICI
A partire da casi specifici di acceleratori sono introdotti i
concetti fondamentali che regolano il funzionamento
delle macchine acceleratici (focheggiamento, stabilita’
di fase, ottica) e si deduce il formalismo necessario alla
loro progettazione
Controllo in feedback di sistemi dinamici realizzato sia
per via analogica che per via digitale
Biochimica fisica
Biofisica 2
Bioinformatica 2
Cibernetica
Diagnostica fisica per i beni culturali
Fisica biologica 2
Fisica dei solidi 1
Fisica dei solidi 2
Fisica del neutrino
Vengono trattati gli aspetti teorici e pratici legati allo
studio
della
struttura
tridimensionale
delle
macromolecole biologiche tramite diffrazione di raggi X
da monocristallo, e alla simulazione delle loro proprieta’
strutturali e dinamiche.
Il corso tratta le reti di regolazione genica ed i pathways
metabolici, ed introduce argomenti di bioinformatica
strutturale quali la dinamica molecolare, i campi
elettromagnetici in strutture proteiche, algoritmi di
riconoscimento di folding proteico (threading) e modelli
markoviani applicati all’analisi di sequenza. Inoltre,
argomenti trattati nel corso di Bioinformatica I sono
approfonditi ed espansi.
Il corso verterà sulle tecniche di riconoscimento di
segnali ed immagini sia di tipo statistico e parametrico
che di tipo automatico ed adattativi.
Il corso tratterà le tecniche diagnostiche dei beni
culturali che hanno come fondamento un processo fisico
normalmente non distruttivo, con particolare riguardo
alle tecniche che fanno uso di acceleratori e di rivelatori
di fotoni e particelle cariche. Le metodiche saranno tutte
illustrate con esempi di applicazione ai materiali di uso
più comune nel campo artistico-culturale.
Nel corso vengono trattati argomenti avanzati di natura
biofisica,quali motori molecolari, processi di biosintesi e
controllo di qualità delle proteine, misfolding, trasporto
vescicolare.
Il corso fornisce gli elementi fondamentali della fisica dei
solidi.
In
particolare
descrive
le
strutture
cristallografiche, gli stati elettronici e le vibrazioni
reticolari.
Il corso completa la preparazione degli studenti in fisica
dei solidi, studiando i semiconduttori, le proprieta` di
trasporto, difetti ed eccitazioni. Considera poi le
proprieta` del gas di elettroni, e argomenti di molti corpi:
teoria della risposta lineare, superconduttivita`, effetto
Hall quantistico.
La definizione delle proprieta’ fisiche dei neutrini
coinvolge la fisica nucleare, delle particelle, l’astrofisica
e la cosmologia. Nel corso vengono descritti i principali
sviluppi della fisica del neutrino con particolare riguardo
alle piu recenti ricerche sul mescolamento dei sapori
leptonci e sulle masse.
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Approvato dal CCS di Fisica il 27/5/2004
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7.4 Contenuto dei corsi
Fisica delle astroparticelle
Fisica delle particelle elementari 1
Fisica delle superfici
Fisica dell'oceano 2
Fisica matematica
Fisica medica 1
Fisica medica 2
Fisica nucleare e subnucleare 2
Il corso tratta la interpretazione di problematiche
fondamentali dell’astrofisica e della cosmologia (es.
materia ed energia oscura,inflazione) alla luce delle
conoscenze e dei modelli della fisica subnucleare
attuale
nonche’ problematiche particellari studiabili
prevalentemente nel contesto astrofisica (neutrino e
raggi cosmici)
Lo scopo del corso e' illustrare la costruzione della teoria
unificata delle interazioni deboli ed elettromagnetiche
(modello standard), e fornire gli strumenti necessari al
calcolo delle grandezze osservabili piu' comuni in fisica
delle particelle. La prima parte del corso e' dedicata ai
fondamenti della teoria dei campi e alle tecniche di
calcolo di osservabili in approssimazione semiclassica.
La seconda parte e' dedicata alla costruzione della
teoria, svolta in dettaglio e illustrata mediante esempi e
applicazioni.
L’argomento del corso riguarda le proprietà strutturali,
dinamiche ed elettroniche delle superfici dei solidi sia
puliute che ricoperte di adsorbati. Verranno trattate
inoltre l’interazione gas-superficie e descritte semplici
reazioni catalitiche in fase eterogenea.
Il corso tratta una prima parte di tecniche numeriche per
la realizzazione di modelli di simulazione di correnti
marine e di fenomeni di trasporto di sostanze inquinanti
ed una seconda parte relativa alla strumentazione
oceanografica e a misure in mare da effettuarsi nel
Golfo di Genova con mezzi dell’Istituto Idrografico della
Marina
Il corso verte sullo studio dei fondamenti algebrici del
calcolo tensoriale (algebra multilineare, algebra esterna,
tensore metrico, tensore di Ricci), e sulla successiva
applicazione allo studio della teoria dei campi tensoriali
su varietà differenziabili.
Biomeccanica: proprieta’ dei materiali; calcoli di
deformazione e di stress; problemi di scala negli
organismi viventi. Fluidi: equazioni del moto per fluidi
liberi e confinati in condotti anche elastici; principi fisici
della circolazione sanguigna. Fisica delle membrane:
moto dei soluti e dei solventi; problemi di equilibrio
termodinamico applicati alla materia biologica. Modelli di
cellule. Fisica dei sensi: problemi di fisica applicati alla
visione e all’udito.
Il corso vuole mostrare il ruolo del fisico in campo clinico
nell’utilizzo delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti,
delle macchine diagnostiche (DR, TC, RM…),
dell’acquisizione ed elaborazione delle immagini e
dell’informatica e statistica medica.
Argomenti del corso sono: interazioni tra i nucleoni e
modellistica nucleare. Simmetrie unitarie e modello a
quark elementare. Interazioni deboli e teoria di Fermi
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7.4 Contenuto dei corsi
Fisica sperimentale delle particelle elementari
Fisica teorica
Fisiologia
Fluidodinamica geofisica
Fondamenti di astrofisica e cosmologia
Forze intermolecolari in biosistemi
Laboratorio di elettronica 1
Laboratorio di elettronica 2
Laboratorio di fisica ambientale 2
Laboratorio di fisica biologia 2
Laboratorio di fisica della materia 1
Il corso presenta le caratteristiche principali dei moderni
rivelatori e le tecniche di analisi usate negli esperimenti
di fisica delle particelle. Viene anche presentato un
panorama dei recenti risultati ottenuti negli esperimenti
più significativi
Il corso tratta alcuni sviluppi della meccanica quantistica,
in particolare la teoria delle perturbazioni dipendenti dal
tempo, la teoria della diffusione, la meccanica
quantistica dei sistemi di particelle identiche.
Organizzazione cellulare. Anatomia umana di base.
Fisiologia umana di base. Circolazione del sangue.
L'apparato sensoriale.
E' un corso introdutivo sulla dinamica dei processi nella
atmosfera e nell'oceano. L'obiettivo del corso è di dare
una conoscenza di base dei processi in termini
matematici con referimento ai flussi stratificati, moti
sinottici e onde. Prerequisito indispensabile è di aver
seguito il corso di Meccanica dei fluidi
Tecniche di osservazione del cosmo. Astrofisica stellare:
meccanismi di formazione, produzione di energia, quasi
equilibri stellari, stelle classiche e particolari, morte delle
stelle. Astrofisica delle galassie: classificazione e
distribuzione delle galassie, loro equilibrio interno e loro
formazione. Elementi di cosmologia: equazioni di
Friedman, background cosmico, risultati recenti dalle
supernovae antiche e dal background cosmico.
Il corso ha lo scopo di insegnare le basi fisiche delle
interazioni tra molecole che determinano la struttura e le
proprietà dei biosistemi: forze elettrostatiche, forze di van der
Waals, forze repulsive, interazione idrofobiche, legame
idrogeno.
Vengono forniti, sia mediante lezioni frontali, sia
attraverso attività di laboratorio, gli elementi
indispensabili per l’utilizzo delle tecniche e degli
strumenti dell’elettronica nel lavoro e nella ricerca
scientifica
Il corso si sviluppa attraverso la realizzazione di alcuni
progetti per la misura di grandezze fisiche nei quali le
tecniche e i metodi dell’elettronica svolgono un ruolo
determinante
Vengono sviluppate sperimentalmente tecniche di
ricerca basate sul controllo e sull’utilizzo delle radiazioni
ionizzanti in campo ambientale. Il corso è per la gran
parte tenuto in laboratorio.
Gli studenti utilizzeranno tecniche sperimentali per lo
studio a livello molecolare della trasmissione del
segnale nervoso in neuroni in coltura. In particolare si
effettueranno misure elettrofisiologiche e di fluorescenza
utilizzando la tecnica del patch-clamp e la microscopia
con eccitazione a due fotoni
Il corso tratta la fisica e le tecniche del vuoto e delle
basse temperature con particolare riguardo alle
caratteristiche dei rivelatori criogenici.
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7.4 Contenuto dei corsi
Laboratorio di fisica della materia 2
Laboratorio di fisica nucleare, subnucleare e
astrofisica 1
Laboratorio di fisica nucleare, subnucleare e
astrofisica 2
Meccanica statistica
Metodi numerici in teoria dei campi
Metodi computazionali per biosistemi
Metodi di teoria dei campi in meccanica statistica
Metodi fisici per la biofisica
Il programma riguarda i principali metodi di
investigazionedelle proprietà della materia e della sua
superficie a livello nanoscopico dai punti di vista sia
morfologico-cristallografico
che
spettroscopico.
Verranno affrontate le problematiche legate a
produzione,
trasporto,
focheggiamento,
monocromatizzazione e rivelazione di fasci di neutroni,
fotoni, atomi ed elettroni ed alla costruzione di
microscopi con queste particelle. In laboratorio gli
studenti eseguiranno misure di diffrazione di elettroni
lenti e raggi X ed utilizzeranno la spettroscopia Auger, di
fotoemissione ed assorbimento di raggi X e di
assorbimento infrarosso (FTIR) nonché le microscopie a
risoluzione atomica TEM ed STM.
Il corso di vuole mostrare allo studente i fenomeni, gli
apparati e le tecniche impiegate per la rivelazione delle
particelle quando esse attraversano la materia e
introdurlo al lavoro di gruppo, con semplici esperimenti
guidati di fisica nucleare
Il corso, svolto interamente in laboratorio, propone agli
studenti un progetto di fisica nucleare da realizzare in
tutte le sue componenti: studio fisico, simulazione e
scelta dell’apparato, messa a punto dell’elettronica,
acquisizione, elaborazione e presentazione dei dati
ricavati.
L'argomento centrale del corso sono le transizioni di
fase che vengono descritte sia negli aspetti generali
(teoremi di Lee e Yang) sia in quelli particolari
prendendo ad esempio il modello di Ising per il
ferromagnetismo. La trattazione comprende sia le
soluzioni esatte del modello che i metodi di
approssimazione classici (teoria di campo medio), per
arrivare infine ad un approccio più moderno basato dul
gruppo di rinormalizzazione alla Kadanoff- Wilson per il
calcolo degli esponenti critici.
Il corso fornisce una introduzione generale all'uso dei
metodi di simulazione numerica in Meccanica Statistica
e Teoria Quantistica dei Campi, con particolare enfasi
alla formulazione su reticolo della teoria delle interazioni
forti.
Il corso tratta la dinamica molecolare, metodo di
simulazione al calcolatore di interesse nella fisica della
materia condensata e nella fisica biologica. Applicazioni
a vari sistemi (aggregati metallici e
proteine) sono trattate in dettaglio mediante
esercitazioni al calcolatore.
Il corso si propone di applicare gli strumenti della teoria
dei campi alla meccanica statistica e in particolare allo
studio delle transizioni di fase continue.
Microscopia a sonda di scansione. Microscopia
confocale e a due fotoni. Spettroscopia in forza.
Spettroscopia UV-visibile, infrarosso e Raman in
trasmissione e in riflessione. Effetti di superficie (FTIR,
ATR, SERS). Risonanza di plasmoni di superficie.
Dicroismo circolare. Scattering differenziale di luce
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7.4 Contenuto dei corsi
Metodi matematici della fisica 2
Nanostrutture
Radioattivita'
Relativita’ generale
Sistemi a molti corpi
Sistemi mesoscopici e nanostrutture
Struttura della materia 2
Superconduttività
polarizzata. Spettroscopie a risonanza di spin elettronico
(ESR) e a risonanza magnetica nucleare (NMR). Misure
di piccole correnti con tecniche di patch-clamp.
Contenuto: Teoria delle distribuzioni. Distribuzioni
temperate e trasformate di Fourier delle distribuzioni
temperate e periodiche. Operatori differenziali su spazi
di Hilbert di funzioni. Esempi in Meccanica
Quantistica..Obiettivi: Esporre alcune tecniche moderne
di Analisi Funzionale, incentrate sulla nozione di
distribuzione, e le loro applicazioni in Fisica Teorica
Il corso introduce la realizzazione e i metodi di
caratterizzazione
di
nanostrutture,
presentando
applicazioni e fenomenologia in differenti campi della
fisica.
La radioattività: sorgenti di radiazioni naturali ed
artificiali; origine e composizione dei raggi cosmici;
dosimetria
delle
radiazioni,
misure
di
dose;
radioprotezione negli ambienti di lavoro; calcolo di
schermature per fotoni e neutroni; tecniche nucleari
applicate per la ricerca di elementi in tracce: la PIXE,
l’attivazione neutronica; metodi di datazione di campioni
organici e inorganici.
Il principio di equivalenza di Einstein. Il formalismo
tensoriale. L’equazione di Einstein; soluzione di
Schwarzschild, singolarità, modello cosmologico di
Freedman. Equazione linearizzata-onde gravitazionali.
Si studiano i sistemi composti da molte particelle
interagenti (nuclei, gas di elettroni, stelle a neutroni,
quark-gluon plasma) evidenziando soprattutto gli aspetti
comuni derivanti dall'essere il sistema a molti corpi (stati
collettivi, superconduttivita' e superfluidita').
Il corso fornisce una base teorica per comprendere le
molteplici proprietà di trasporto presenti nelle
nanostrutture. Obiettivo principale è dare un quadro
chiaro sulla fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando
i principi quantistici di coerenza, interferenza e
quantizzazione che stanno alla base dei nuovi dispositivi
nano-meccanoelettronici
Gas interagenti. Potenziale di Lennard Jones. Secondo
coefficiente del viriale. Funzione g(r). Liquidi classici.
Equazione di stato di un liquido. Diffrazione X. Liquidi
quantistici. Elio liquido, rotoni. Effetti della dimensionalità
nelle statistiche quantistiche. Legame nei solidi. Reticolo
diretto
e
reciproco.
Diffrazione
X.
Catena
unidimensionale. Fononi ottici e acustici. Zone di
Brillouin. Proprietà elettroniche dei solidi. Bande di
energia. Metalli , semiconduttori e isolanti. Proprietà di
trasporto. Sistemi disordinati.
Il corso si propone di fornire un ampio quadro del
fenomeno della superconduttività dalla comprensione
dei meccanismi microscopici, allo sviluppo dei materiali
superconduttori e relative applicazioni.
Contenuti: Proprietà elettriche, magnetiche e termiche.
Cenni sulla teoria BCS. Teoria fenomenologia di
Ginzburg-Landau. Materiali superconduttori. Principali
applicazioni
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7.4 Contenuto dei corsi
Teoria dei campi
Teoria dei gruppi
Teoria delle forze nucleari
Teorie di gauge
Il corso tratta i principi della meccanica quantistica
relativistica. Gli argomenti comprenderanno: la seconda
quantizzazione per sistemi relativistici di particelle
identiche, la quantizzazione dei campi liberi relativistici,
la teoria invariante delle perturbazioni.
Sara’ enfatizzato il punto di vista della teoria delle
rappresentazioni del gruppo delle trasformazioni di
Lorentz.
Contenuto: Rappresentazioni di Gruppi finiti e compatti. Il
gruppo simmetrico ed il gruppo delle rotazioni. Applicazioni
alla Meccanica Quantistica. Rappresentazioni finito
dimensionali di gruppi e algebre di Lie. Il modello SU(3).
Obiettivi: Esporre alcune applicazioni della teoria delle
rappresentazioni in Meccanica Quantistica e Fisica delle
particelle.
Argomenti del corso sono: la descrizione microscopica
della forza nucleare. Le interazioni fondamentali e i
modelli per la struttura del nucleone. Le simmetrie
dinamiche applicate alla fisica nucleare (IBM) e alla
struttura degli adroni.
Il corso illustra la struttura e i metodi delle teorie di
Campo Perturbative, in particolare QED e QCD. Lo
scopo è di familiarizzare lo studente con la
rinormalizzazione delle teorie di campo, attraverso il
calcolo di diagrammi di Feynman per l’estensione
quantistica a 1 loop della QCD.
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7.4 Contenuto dei corsi