Particelle E Interazioni Fondamentali/ Particles and Fundamental Interactions

by Braibant, Sylvie; Giacomelli, Giorgio; Spurio, Maurizio

• ISBN13: 9788847011601
• ISBN10: 8847011604
• Format: Paperback
• Copyright: 2009-05-13
• Publisher: Springer Verlag

Summary

Il libro intende fornire le conoscenze teoriche e fenomenologiche di base della struttura della materia a livello subatomico, presentando in maniera coordinata concettie caratteristiche della fisica nucleare e della fisica delle particelle elementari.

Table of Contents

Introduction. Note storiche e concetti fondamentali	p. 1
Introduzione	p. 1
Notizie storiche. La scoperta delle particelle elementari	p. 3
Il concetto di atomo. Indivisibilità	p. 5
Il Modello Standard del Microcosmo, Fermioni e Bosoni fondamentali	p. 10
Rivelazione e rivelatori di particelle	p. 13
Introduzione	p. 13
Passaggio di particelle cariche nella materia	p. 14
Perdita di energia per ionizzazione e per eccitazione	p. 14
Calcolo "classico" della perdita di energia per ionizzazione	p. 15
Bremsstrahlung (perdita di energia per radiazione)	p. 20
Interazioni dei fotoni	p. 23
Effetto fotoelettrico	p. 23
Effetto Compton	p. 24
Creazione (produzione) di coppie	p. 26
Sciami elettromagnetici	p. 27
Interazioni dei neutroni	p. 29
Significato qualitativo di una misura di sezione d'urto totale	p. 30
Tecniche di rivelazione delle particelle	p. 31
Caratteristiche generali	p. 32
Rivelatori a ionizzazione	p. 33
Contatori a scintillazione	p. 36
Rivelatori a semiconduttore	p. 40
Contatori di &Chat;erenkov	p. 41
La camera a bolle	p. 42
Calorimetri elettromagnetici e adronici	p. 43
Acceleratori di particelle ed esempi di rivelazione	p. 47
Perché è necessario utilizzare acceleratori	p. 47
Acceleratori lineari e circolari	p. 51
Acceleratori lineari	p. 52
Acceleratori circolari	p. 52
Collider (o collisionatori) e luminosità	p. 54
Esempio: il complesso di acceleratori del CERN	p. 54
Conversione di energia in massa	p. 56
Uso degli acceleratori con bersaglio fisso	p. 57
Conservazione del numero Barionico	p. 59
Produzione di particelle in un fascio secondario	p. 59
Spettrometro a tempo di volo	p. 59
Camere a bolle esposte a fasci di particelle cariche	p. 62
Alcune leggi di conservazione all'opera	p. 62
La "spirale" di un elettrone	p. 66
Una coppia elettrone-positrone	p. 67
Un "albero" di elettroni e positroni	p. 68
Decadimenti di particelle cariche	p. 68
Il paradigma delle interazioni: il caso elettromagnetico	p. 75
L'interazione elettromagnetica	p. 76
La costante di accoppiamento	p. 78
La teoria quantistica dell'elettromagnetismo	p. 79
Richiami di meccanica quantistica	p. 81
Equazione di Schrödinger	p. 81
Equazione di Klein-Gordon	p. 82
Equazione di Dirac	p. 83
Probabilitá di transizione in teoria perturbativa	p. 84
Il propagatore bosonico	p. 87
Sezioni d'urto, vite medie: teoria ed esperimento	p. 89
Sezione d'urto	p. 89
Decadimento di particelle e vita media	p. 91
I diagrammi di Feynman	p. 93
Alcuni processi elettromagnetici	p. 97
Scattering Rutherford da un centro diffusore	p. 97
La reazione e+e- ¿+¿-	p. 100
Diffusione elastica (scattering Bhabha)	p. 102
Annichilazione e+e- $$	p. 103
Verifiche di QED	p. 103
Primo sguardo alle altre interazioni fondamentali	p. 105
Introduzione	p. 105
L'interazione gravitazionale	p. 105
L'interazione debole	p. 107
L'interazione forte	p. 111
Classificazione delle particelle	p. 114
Classificazione secondo la stabilità	p. 114
Classificazione secondo lo spin	p. 115
Classificazione secondo il numero Barionico e Leptonico	p. 116
Principi di invarianza e di conservazione	p. 117
Introduzione	p. 117
Richiami: principi di invarianza	p. 118
Invarianza in meccanica classica	p. 118
Invarianza in meccanica quantistica	p. 119
Trasformazioni continue: traslazioni e rotazioni	p. 121
Connessione spin-statistica	p. 123
Paritá	p. 123
Conservazione e violazione della parità	p. 125
Spin-parità del mesone ¿	p. 126
Parità particella-antiparticella	p. 129
Coniugazione di carica	p. 130
Conservazione di C nei processi electromagnetici	p. 131
Inversione temporale	p. 133
Reversibilità nei processi macroscopici	p. 134
CP e CPT	p. 135
Carica elettrica e invarianza di gauge	p. 137
Interazioni tra adroni a basse energie e il modello statico a quark	p. 139
Adroni e quark	p. 139
Il modello di Yukawa	p. 140
Simmetria protone-neutrone: lo spin isotopico	p. 141
La sezione d'urto per l'interazione forte	p. 143
Libero cammino medio	p. 145
Collisioni adrone-adrone alle basse energie	p. 146
Gli antibarioni	p. 146
Le risonanze	p. 148
Formula di Breit-Wigner per le risonanze	p. 152
La risonanza $$ (1232)	p. 154
Formazione e produzione di risonanze	p. 157
Produzione e decadimento di particelle strane	p. 159
Classificazione degli adroni composti dai quark u, d, s	p. 162
Il decupletto barionico $$	p. 163
Le prime indicazioni per il numero quantico di colore	p. 166
L'ottetto barionico $$	p. 167
I mesoni pseudoscalari	p. 169
I mesoni vettoriali	p. 171
Conservazione di stranezza e isospin	p. 172
I sei quark	p. 174
Alcune verifiche del modello statico a quark	p. 177
Decadimenti leptonici dei mesoni vettoriali neutri	p. 177
Produzione di coppie di leptoni	p. 178
Rapporto tra sezioni d'urto totali adrone-adrone ad alta energia	p. 179
Momenti magnetici dei barioni	p. 179
Relazioni di massa	p. 180
La Ricerca dei quark liberi e limiti del modello statico	p. 182
Caratteristiche delle interazioni deboli e i neutrini	p. 185
Introduzione	p. 185
L'ipotesi del neutrino e il decadimento beta	p. 187
Il decadimento ß dei nuclei e l'energia mancante	p. 187
Il disperato rimedio di Pauli	p. 188
La storia del neutrino (e non solo)	p. 189
La teoria di Fermi del decadimento ß	p. 190
Il decadimento del neutrone	p. 191
La costante di Fermi dal decadimento ß del neutrone	p. 193
La costante $$ dalla teoria di Fermi	p. 194
Universalità delle interazioni deboli (I)	p. 194
Vita media del muone	p. 194
La regola di Sargent	p. 195
Il triangolo di Puppi	p. 196
La scoperta del neutrino elettronico	p. 197
Il progetto Poltergeist	p. 197
Tipi di transizione nel decadimento ß	p. 201
La sezione d'urto del ß inverso dal modello di Fermi	p. 203
Famiglie di leptoni	p. 204
Fasci di neutrini muonici ed esperimenti	p. 205
Violazione della parità nel decadimento ß	p. 207
La teoria a due componenti del neutrino	p. 210
Il decadimento dei pioni carichi	p. 212
Decadimenti delle particelle strane	p. 215
Universalità delle interazioni deboli (II). L'angolo di Cabibbo	p. 217
Misura dell'angolo di neutra	p. 219
Interazione debole a corrente neutra	p. 220
Indicazioni teoriche per nuovi quark	p. 221
Lo strano caso del decadimento dei K neutri	p. 221
Indizi sul quarto quark dalle correnti neutre	p. 224
I sei quark e la matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa	p. 225
Produzione dei bosoni vettori $$	p. 227
L'interazione V-A delle interazioni deboli	p. 228
Scoperte con collisioni positrone - elettrone	p. 231
Introduzione	p. 231
La scoperta dei quark e del numero quantico di colore	p. 233
Mesoni con quark c, c&bar;	p. 234
Mesoni con quark b, b&bar;	p. 235
Sezione d'urto elettrone-positrone	p. 236
La reazione $$	p. 236
La reazione $$ adroni e il numero quantico di colore	p. 237
Spettroscopia dei mesoni pesanti e stima di $$	p. 240
Fisica atomica: analogia con <$$$>	p. 240
La costante di accoppiamento <$$$>	p. 241
Il leptone ¿	p. 243
Apparati sperimentali ed esempi di eventi al LEP	p. 243
I rivelatori al LEP	p. 243
Il rivelatore OPAL	p. 245
Eventi in rivelatori 4¿ al LEP	p. 247
Collisioni <$$$> Ecm
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