CFU
6
Durata
14 Settimane
Semestre DD
Secondo
1. Il neutrone come particella elementare.
- Scoperta del neutrone
- Principali proprietà del neutrone.
2. Sorgenti di neutroni.
- Sorgenti da laboratorio, Reattori e Sorgenti a Spallazione
3. Strumentazione per scattering di neutroni
- Targhette, moderatori, componenti di beamlines
- Rivelatori per neutroni
o Reazioni nucleari dirette, nucleo composto, risonanze
o Sezioni d’urto neutroniche
o Metodi per la rivelazione di neutroni lenti
o Metodi per la rivelazione di neutroni veloci e spettroscopia
- Strumentazione geometria diretta
- Strumentazione geometria inversa
4. Scattering di neutroni
-Teoria dello scattering nucleari di neutroni lenti:: generalità. La sezione d’urto di scattering. L’approssimazione di Born e lo scattering da un singolo nucleo. Definizione di sezione d’urto totale, parziale e doppio differenziale
- Scattering elastico e diffrazione alla Bragg
- Scattering inelastico (coerente; ed incoerente)
- Spettroscopia di neutroni, elettroni ed X.
- Sezione d’urto coerente ed incoerente.
- Fattore di struttura dinamico.
- Scattering da liquidi e amorfi. Spettroscopia di neutroni, elettroni ed X.
- Scattering fortemente inelastico: Deep Inelastic Neutron Scattering (DINS)
5. Scattering di neutroni applicato allo studio della materia condensata e dei materiali
- Radiografia (imaging) e tomografia neutronica.
- Soft Error nei dispositivi elettronici causati dall’interazione con neutroni veloci
- Studio delle tensioni residue di bulk nei materiali di interesse storico artistico.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso di studio è volto a fornire una preparazione avanzata di Fisica del Neutrone e Applicazioni- con conoscenze di argomenti specialistici di ricerca sui materiali e biomateriali che si svolgono presso Infrastrutture di Ricerca di neutorni (ISISI, ILL, SNS, ESS, etc..) - e di progettazione di strumentazione (linee di fascio ) di neutroni: proprietà dei neutroni e delle principali sorgenti di neutroni, delle componenti (targhette, moderatori, guide) e delle linee sperimentali; teoria della diffusione elastica ed inelastica di neutroni lenti ed inelastica di neutroni veloci (agli eV e ai MeV); diffusione di neutroni lenti e veloci applicati allo studio della materia condensata e dei materiali: radiografia (imaging) e tomografia neutronica, Soft Error nei dispositivi elettronici causati dall’interazione con neutroni atmosferici; studio delle tensioni residue di bulk nei materiali e nei manufatti di interesse storico artistico.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Gli studenti devono avere una approfondita comprensione dei concetti di base e delle più importanti teorie della diffusione dei neutroni e progettazione di componenti di linee di fascio di neutroni e relative problematiche sperimentali. La verifica delle conoscenze e capacita' di comprensione viene fatta tramite prove pratiche e orali.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti devono essere in grado di identificare gli elementi essenziali di un esperimento di diffusione di neutroni anche complesso, saperlo modellizzare e proporre soluzioni sperimentali per realizzarlo. Gli studenti devono essere in grado di adattare modelli esistenti a dati nuovi sperimentali.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente dovrà essere in grado di comunicare in modo chiaro, corretto e privo di ambiguità le proprie conoscenze acquisite durante il corso. Gli studenti devono essere in grado di lavorare in un gruppo interdisciplinare e presentare la propria ricerca o i risultati di una ricerca bibliografica a un pubblico sia di specialisti che di non specialisti. Questo aspetto verrà promosso dedicando 10-15 minuti di ogni lezione alla revisione, e all’eventuale chiarificazione, dei concetti acquisiti nel corso della lezione precedente e stimolando gli studenti alla partecipazione di una discussione di classe.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Lo studente dovrà aver acquisito capacità adeguate per l’ulteriore sviluppo e approfondimento di competenze nell'ambito della diffusione dei neutroni e strumentazione attraverso consultazione di banche dati e della letteratura scientifica disponibile. Gli studenti devono essere in grado di affrontare nuovi campi attraverso uno studio autonomo. Devono acquisire la capacità di proseguire gli studi in un dottorato di ricerca e/o scuole di specializzazione e/o nel momdo del lavoro. La valutazione della capacità di apprendimento viene valutata durante le lezioni e in occasione dell'esami orale.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Gli studenti devono essere in grado di effettuare autonomamente esperimenti, calcoli oppure simulazioni numeriche. Sviluppare la capacità di eseguire ricerche bibliografiche e di selezionare i materiali interessanti, in particolare sul WEB. Devono essere in grado di assumersi le responsabilità sia della programmazione di progetti che della gestione di strutture. Avere raggiunto un adeguato livello di consapevolezza etico nella ricerca e nell'ambito delle attività professionali. Tali capacita' sono acquisite durante lo studio per la preparazione degli esami , approfondendo alcuni argomenti specifici anche con la consultazione di articoli su riviste.