Acquisizione dati e controllo

CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN FISICA
ATTIVITA’ FORMATIVA
Acceleratori di particelle
Acquisizione dati e controllo
Biochimica fisica
Biofisica 2
Bioinformatica 2
Calcolo ad elementi finiti per la
fisica
Cibernetica
Diagnostica fisica per i beni
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
Il corso presenta allo studente concetti di
cinetica ed equilibrio chimico applicati alle
reazioni chimiche dei sistemi viventi. Presenta e
discute inoltre
esempi di importanti vie
metaboliche e di processi di trasduzione
dell'energia in tali sistemi.
Nel
corso
vengono
trattati
argomenti
interdisciplinari tipici del settore biofisico quali
termodinamica dei processi irreversibili; trasporti
attivi; fisica dei colloidi; biosintesi, folding e
misfolding delle proteine.
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 si propone di fornire agli studenti gli
strumenti computazionali per la soluzione di
problemi di fisica che coinvolgono l’applicazione
di equazioni differenziali classiche. Problemi di
vibrazioni, propagazione e diffusione del calore,
elettrostatica, magnetostatica verranno risolti
con codici di calcolo agli elementi finiti
comunemente
utilizzati
nella
ricerca
e
nell’industria.
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
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7.4 Contenuto dei corsi
culturali
Fisica biologica 2
Fisica dei solidi 1
Fisica dei solidi 2
Fisica del neutrino
Fisica delle astroparticelle
Fisica delle astroparticelle 2
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 qualita’ 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.
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)
Perturbazioni alle condizioni di uniformita'
Equazioni di Boltzmann per fotoni, barioni e
materia oscura. Evoluzione delle perturbazioni.
Perturbazioni scalari e tensoriali. Formazione
delle
inomogeneita'
iniziali.
Anisotropie
parametri cosmologici. Formazione delle
strutture. Lenti gravitazionali. Violazione di CP in
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7.4 Contenuto dei corsi
Fisica delle particelle
elementari 1
Fisica delle superfici
Fisica dell'oceano 2
Fisica matematica
Fisica medica 1
fisica particellare. Sistemi di mesoni K e B.
Bariogenesi e leptogenesi. Supersimmetria e
dati sperimentali. Raggi cosmici di altissima
energia. Fenomenologia e modelli fisici.
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.
Verranno presentati i fenomeni indotti dalla
presenza della superficie e di difetti superficiali
sulle
proprietà
strutturali,
dinamiche,
elettroniche e chimiche dei solidi. Si
illustreranno
varie
applicazioni,
dalla
nanoelettronica a reazioni catalitiche, in cui tali
proprietà sono determinanti per la corretta
descrizione di importanti fenomeni fisici.
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
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7.4 Contenuto dei corsi
Fisica medica 2
Fisica nucleare e subnucleare 2
Fisica sperimentale delle
particelle elementari
Fisica teorica
Fisiologia
Fluidodinamica geofisica
Fondamenti di astrofisica e
cosmologia
Forze intermolecolari in
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
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
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7.4 Contenuto dei corsi
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
Laboratorio di fisica della
materia 2
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.
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.
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7.4 Contenuto dei corsi
Laboratorio di fisica nucleare,
subnucleare e astrofisica 1
Laboratorio di fisica nucleare,
subnucleare e astrofisica 2
Meccanica statistica
Metodi e modelli probabilistici
della fisica’
Metodi numerici in teoria dei
campi
Metodi computazionali per
biosistemi
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.
Il corso di e' composto da tre parti: nella prima
parte ci sara' un'introduzione generale ai metodi
della meccanica statistica classica e quantistica.
La seconda parte comprendera' delle
applicazioni a sistemi liberi e interagenti
(Diamagnetismo di Landau, Paramagnetismo di
Pauli, Condensazione di Bose Einstein, Gas
Reali).
Nella parte finale verranno studiate le transizioni
di fase di seconda specie (Teoria di Landau e
brevi cenni al Gruppo di Rinormalizzazione).
Nel corso vengono esposti i fondamenti e le
nozioni di base della teoria delle probabilità e
dei processi stocastici così come essi vengono
solitamente applicati alle modellizzazioni
probabilistiche della fisica, dalle fondamentali
distribuzioni di probabilità alle più semplici leggi
di evoluzioni stocastica (moto browniano,
processi di Poisson, etc.). Vengono in
particolare esposti, elaborati ed applicati modelli
stocastici atti a descrivere probabilisticamente
l’evoluzione di serie storiche temporali
empiriche, e specificamente serie storiche di
valori di grandezze climatologiche (temperature,
pressione, ventosità, piovosità, etc.).
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
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7.4 Contenuto dei corsi
Metodi sperimentali per la
biofisica
Metodi matematici della fisica 2
Nanostrutture
Radioattivita'
Relativita’ generale
Sistemi a molti corpi
Sistemi mesoscopici e
nanostrutture
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 presenta i principali metodi sperimentali
per lo studio di sistemi di interesse biofisico,
correntemente utilizzati per indagare sulla
struttura e sui meccanismi di interazione di
molecole di importanza biologica.
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
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7.4 Contenuto dei corsi
Struttura della materia 2
Superconduttività
Teoria dei campi
Teoria dei gruppi
Teoria delle forze nucleari
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 nanomeccanoelettronici
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
fenomenologica di Ginzburg-Landau. Materiali
superconduttori. Principali applicazioni
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
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7.4 Contenuto dei corsi
Teorie di gauge
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