Acquisire una conoscenza di base dei principi di funzionamento degli acceleratori di particelle e delle loro principali applicazioni
scheda docente materiale didattico
Richiami di matematica e fisica di base: Matrici. Oscillatore armonico. Concetti base della relatività. Forza di Lorentz. Equazioni di Maxwell.
Tipi di acceleratore: Acceleratore lineare (LINAC). Ciclotrone. Betatrone. Sincrotrone.
Concetti base di un acceleratore: Caratteristiche del fascio. Componenti principali di un acceleratore. Principio di stabilità di fase.
Dinamica trasversa: Focheggiamento trasverso (weak focusing e strong focusing). Elementi magnetici: dipoli, quadrupoli, sestupoli, correttori. Matrici di trasporto (di drift, di dipolo, di quadrupolo, cella FODO). Equazione di Hill, soluzioni generali. Tuno. Parametri di Twiss. Dispersione. Cromatismo.
Dinamica longitudinale: Linac, ciclotrone, sincrotrone. Sistemi RF. Strutture acceleranti: Standing Wave e Travelling Wave.
Colliders: Luminosità, luminosità integrata. Bersaglio fisso vs collider. Effetti di beam-beam. Schemi di collisione.
Esempi: DAΦNE. LHC.
Sorgenti di radiazione di sincrotrone: Applicazioni. Caratteristiche della radiazione di sincrotrone, spettro di frequenza.
Un testo che tratta, in maniera piu’ approfondita, gli argomenti del programma:
CAS - CERN Accelerator School : 5th General Accelerator Physics Course (http://cds.cern.ch/record/235242?ln=en)
Programma
Introduzione: Cenni storici. Applicazioni scientifiche e tecnologiche degli acceleratori di particelle. Principi di funzionamento.Richiami di matematica e fisica di base: Matrici. Oscillatore armonico. Concetti base della relatività. Forza di Lorentz. Equazioni di Maxwell.
Tipi di acceleratore: Acceleratore lineare (LINAC). Ciclotrone. Betatrone. Sincrotrone.
Concetti base di un acceleratore: Caratteristiche del fascio. Componenti principali di un acceleratore. Principio di stabilità di fase.
Dinamica trasversa: Focheggiamento trasverso (weak focusing e strong focusing). Elementi magnetici: dipoli, quadrupoli, sestupoli, correttori. Matrici di trasporto (di drift, di dipolo, di quadrupolo, cella FODO). Equazione di Hill, soluzioni generali. Tuno. Parametri di Twiss. Dispersione. Cromatismo.
Dinamica longitudinale: Linac, ciclotrone, sincrotrone. Sistemi RF. Strutture acceleranti: Standing Wave e Travelling Wave.
Colliders: Luminosità, luminosità integrata. Bersaglio fisso vs collider. Effetti di beam-beam. Schemi di collisione.
Esempi: DAΦNE. LHC.
Sorgenti di radiazione di sincrotrone: Applicazioni. Caratteristiche della radiazione di sincrotrone, spettro di frequenza.
Testi Adottati
Vengono utilizzate e fornite slides (riprese dal corso 2015-2016 della dott.ssa Marica Biagini (INFN-LNF)Un testo che tratta, in maniera piu’ approfondita, gli argomenti del programma:
CAS - CERN Accelerator School : 5th General Accelerator Physics Course (http://cds.cern.ch/record/235242?ln=en)
Modalità Erogazione
Il programma del corso è suddiviso in argomenti che vengono trattati in modo compiuto in una lezione. La lezione è tipicamente articolata in due parti: - nella prima parte vengono fornite le nozioni relative all'argomento in questione, utilizzando la lavagna tradizionale (e più raramente la proiezione di diapositive); - nella seconda parte viene presentata un'applicazione pratica (esercizio da svolgere, diagramma da analizzare, ..). Viene inoltre lasciato del tempo, nella fase finale della lezione, per approfondimenti sollevati dalle domande degli studenti.Modalità Valutazione
L'esame di valutazione è di tipo orale; prevede un colloquio della durata di circa 20-30 minuti (variabile a seconda della preparazione dello studente e della sua rapidità nell'affrontare la discussione). Il colloquio viene stimolato da due domande del docente; le risposte dello studente possono ampliare l'argomento ed indirizzare la discussione.