Fisica

Università degli Studi di Pisa
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  • Laurea
  • Pisa
Descrizione

Il corso offre una solida preparazione culturale in fisica classica e moderna, e approfondisce la conoscenza delle attuali strumentazioni di misura e delle tecniche d’analisi dei dati. Le competenze specialistiche riguardano principalmente: l’astrofisica, la fisica dello spazio, la fisica teorica, i metodi matematici e il calcolo numerico; la fisica atomica e molecolare, la fisica dei plasmi, l’elettronica quantistica e la fisica dello stato solido; la fisica delle particelle nucleari, subnucleari e delle onde gravitazionali. Il corso si articola in quattro curricula: Fisica Teorica (FT), Fisica della Materia (FM), Fisica delle Interazioni Fondamentali (FIF), Astronomia e Astrofisica (AA).Il curriculum FT fornisce una conoscenza approfondita degli aspetti fondamentali della fisica teorica e una conoscenza operativa dei metodi matematici e di calcolo numerico e simbolico associati. Gli argomenti di studio comprendono la teoria dei campi classici e quantizzati e le sue applicazioni alla fisica delle interazioni fondamentali, alla fisica nucleare, alla meccanica statistica ed ai modelli di gravitazione. Il curriculum FM è dedicato allo studio teorico e sperimentale della fisica delle basse energie e comprende: fisica atomica e molecolare, ottica quantistica, fisica dei plasmi, elettronica quantistica, biofisica, fisica dello stato solido, fisica dei liquidi e dei sistemi disordinati, fisica delle superfici ed interfacce, fisica computazionale. Il curriculum FIF approfondisce le conoscenze sia teoriche sia fenomenologiche e sperimentali riguardanti la fisica delle particelle nucleari e subnucleari, delle onde gravitazionali e delle particelle d’origine cosmica. Le competenze acquisite riguardano anche i settori della strumentazione fisica, dell’elettronica e dell’informatica. Il curriculum AA sviluppa i metodi d’indagine riguardanti le tematiche astrofisiche e spaziali, e...

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Pisa
Lungarno Antonio Pacinotti, 43 , 56122, Pisa, Italia
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Programma

  • PIANO DI STUDIO 4 - FISICA TEORICA
  • PIANO DI STUDIO 2 - INTERAZIONI FONDAMENTALI
  • PIANO DI STUDIO 5 - FISICA DELLA MATERIA
  • PIANO DI STUDIO 3 - FISICA MEDICA
  • PIANO DI STUDIO 1 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA
PIANO DI STUDIO 4 - FISICA TEORICA
  • Fisica teorica 1 (9 cfu)

    • Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.

      Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
  • Fisica teorica 2 (9 cfu)

    • Funzionali generatori e azione efficace, rinormalizzazione, path integral, simmetria BRS, decadimenti deboli, simmetrie dinamiche delle interazioni forti, gruppo chirale, modello sigma, teorie di gauge non-abeliane, libertà asintotica.
  • 15 cfu a scelta nel gruppo GR SCELTA 15

    • GR SCELTA 15
    • Fisica musicale (3 cfu)

      • Il corso introduce lo studente alla descrizione fisica del suono, degli strumenti musicali e dell'elaborazione elettronica e digitale di segnali acustici.
    • Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)

      • Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
    • Computazione quantistica (3 cfu)

      • Circuiti quantistici. Stati intrecciati di EPR. Disuguglianza di Bell. Macchine di Turing classica e quantistica Realizzazioni fisiche del quantum computer: fotoni ottici, trappole ioniche, fotoni intrecciati, risonanza magnetica nucleare. Analisi di stati di Bell. Dense coding. Cenni di Teletrasporto quantistico e crittografia quantistica.
    • Tecniche astrofisiche 2 (6 cfu)

      • Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati della radioastronomia e dell'astrofisica delle alte energie.
    • Particelle elementari 2A (6 cfu)

      • Il corso tratterà argomenti avanzati di fisca delle particelle elementari, con particolare riferimento al modello standard e alle sue evoluzioni
    • Misure fisiche nella Normativa Ambientale (3 cfu)

      • Fornire allo studente gli approfondimenti su argomenti di acustica ambientale, sulla normativa in materia e sulle leggi vigenti.
    • Fisica Atomica (3 cfu)

      • Lo scopo del corso è di presentare una semplice introduzione alla fisica delle sorgenti laser, giustificato dall’ampio uso che si fa di questi dispositivi.
    • Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)

      • Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
    • Topological quantum field theory (6 cfu)

      • Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
    • Teoria delle reazioni nucleari (6 cfu)

      • La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
    • Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)

      • Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.
    • Complementi di meccanica quantistica (6 cfu)

      • Unità naturali e le varie interazioni. Applicazioni dell’equazione di Schroedinger : e.m. , superconduttività e giunzione Josephson, il sistema K-K(barra) e violazione di CP.
    • Trattamento di immagini biomediche (9 cfu)

      • Il corso fornisce i fondamenti per la ricostruzione tomografica ed elaborazione di immagini biomediche. Sono trattati i temi della visione biologica e artificiale. Sono sviluppate esperienze dirette su sistemi di elaborazione di immagini digitali.
    • Plasmi C (6 cfu)

      • Plasmi relativistici in campi elettromagnetici superintensi: teoria di base, fenomeni caratteristici, applicazioni alla fusione inerziale e all'accelerazione di particelle cariche.
    • Algoritmi di Spettroscopia (3 cfu)

      • Algoritmi numerici per la spettroscopia e per la fisica. Sviluppo di algoritmi grafici di interesse fisico in ambiente tipo Unix sotto il sistema X-Window.
    • Elaborazione dei segnali (6 cfu)

      • Fornire conoscenza su metodologie avanzate di analisi ed integrazione di segnali: filtri ottimi / adattativi, Total Least Squares, analisi a Componenti Indipendenti; rivelazione di eventi, classificazione, apprendimento e validazione.
    • Elettronica e sensori (6 cfu)

      • Il corso vuole fornire gli elementi di base dell’elettronica moderna e dei principali componenti attivi e passivi. Verranno forniti inoltre elementi di teoria e trattamento dei segnali e numerosi esempi ed applicazioni.
    • Fisica delle stelle compatte (6 cfu)

      • Studio della struttura delle stelle nane bianche e delle stelle di neutroni a partire dalle proprieta` della materia ad alte densita`. Fenomeni astrofisici associati: Pulsars, Supernovae, GRBs.
    • Acustica 2 (6 cfu)

      • Fornire allo studente gli approfondimenti su argomenti di acustica ambientale, sulle tecniche avanzate di misure, sui modelli matematici di simulazione e sui loro limiti di applicazione.
    • Plasmi B (6 cfu)

      • Equazione di Vlasov. Soluzioni stazionarie. Onde in teoria Vlasov. Smorzamento di Landau. Intrappolamento di particelle. Instabilità risonanti. L’eq. di Vlasov in plasmi magnetizzati. Verso la MHD: onde di Alfvén. L’equazione di Ohm generalizzata.
    • Fisica delle Superfici e Interfacce (3 cfu)

      • Il corso consiste in una generale introduzione alla fisica delle superfici e interfacce che mette a fuoco i concetti di base piuttosto che i dettagli specifici, ed esplora i fenomeni fisici sui quali si basano le più importanti tecniche e metodi di analisi superficiale.
    • Fisica ai collisionatori adronici (9 cfu)

      • Fisica delle particelle elementari ai collisionatori adronici, specialmente protone-protone e protone-antiprotone. Lo studio delle interazioni tra quark e gluoni, costituenti del protone, ha gia’ fornito molte scoperte fondamentali nella fisica delle particelle. Saranno presentati i principali risultati ottenuti agli acceleratori passati: ISR, SPS collider e Tevatron e saranno discusse le prospettive di Fisica al nuovo collisionatore protone protone: LHC Study of the elementary particle physics at the hadronic colliders , proton-proton and proton-antiproton. The study of the quark and gluon interactions, which are the proton constituents, already provided many fundamental discoveries in particle physics. A review of the results obtained at the past accelerators: ISR, SPS collider and Tevatron is presented together with the physics at the new proton-proton collider: LHC
  • 9 cfu a scelta nel gruppo TEO2

    • Corso caratterizzante - Fisica Teorica
    • Particelle elementari 1 (9 cfu)

      • Il corso consiste nella introduzione alla fisica delle particelle elementari dal punto di vista sperimentale e fenomenologico.
    • Fisica nucleare (9 cfu)

      • struttura e modelli dei nuclei, urti fra nucleoni, scambio di un pione e simmetria chirale, reazioni nucleari, ciclo dell’idrogeno, ciclo CNO, sintesi di elementi pesanti.
    • Struttura della materia 2 (9 cfu)

      • Interazione radiazione-materia. Matrice densità. Fluttuazioni nelle statistiche classica e quantistiche. Laser e maser. Risonanza magnetica.
    • Fisica dello stato solido (9 cfu)

      • Elettroni in un potenziale periodico unidimensionale. Descrizione geometrica dei cristalli: reticoli diretti e reciproci. Il gas di elettroni. Livelli di energia elettronici nei solidi. Dinamica reticolare. Proprieta' ottiche di semiconduttori e isolanti. Aspetti fondamentali della fisica dei semiconduttori.
  • 9 cfu a scelta nel gruppo TEO1

    • Corso caratterizzante - Fisica Teorica
    • Laboratorio di ottica quantistica A (9 cfu)

      • Propagazione delle onde e.m. in mezzi omogenei. Stato di polarizzazione di un onda e.e. Legge di rifrazione e riflessione.
    • Laboratorio di interazioni fondamentali A (9 cfu)

      • Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
    • Analisi statistica dei dati (9 cfu)

      • Teoria dei test statistici (sia di significato (Fisher) che di decisione (Neyman-Pearson)); teoria degli stimatori (consistenza, distorsione, sufficienza, efficenza...); studio dettagliato dei metodi di Massimo di verosimiglianza e Minimo dei quadrati. Intervalli di Confidenza.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo TEO3

    • Corso caratterizzante - Fisica Teorica
    • Astroparticelle A (6 cfu)

      • Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
    • Astrofisica A (6 cfu)

      • Elementi di Meccanica celeste; strutture autogravitanti e loro proprieta'; caratteristiche generali e proprieta' osservabili dei corpi celesti (stelle, pianeti, oggetti extragalattici, universo). Il corso mira a fornire una conoscenza di base della fisica dei corpi celesti e del linguaggio della ricerca astronomica e astrofisica.
  • Prova finale (45 cfu)

  • 18 cfu a scelta nel gruppo TEO

    • Corsi consigliati per il curriculum di Fisica teorica
    • Sistemi complessi (9 cfu)

      • Formativi: Fornisce alcuni metodi fondamentali per lo studio dei sistemi complessi, e alcune delle applicazioni in ambito interdisciplinare. It provides the basics of asome fundamental methods for the study of complex systems, and some of their applications in interdisciplinary contexts.
    • Relativita' generale (9 cfu)

      • Descrizione geometrica dello spazio e del tempo in presenza di gravi fornita dalla teoria della relativita` generale, e le sue applicazioni, come i buchi neri, radiazione gravitazionale, e la cosmologia del big bang. Aspetti sperimentali per lo studio dei fenomeni gravitazionali. Geometric description of the the space-time in the presence of matter, as provided by the theory of General Relativity, and some of its physical applications, such as black holes, gravitational waves, and Big Bang cosmology. Experimental aspects of the study of gravitazional phenomena.
    • Modello standard delle interazioni fondamentali (9 cfu)

      • Modello standard delle interazioni fondamentali, implicazioni in ambito cosmologico. Standard model of the fundamental interactions, Phenomenology of fundamental interactions, Connections with cosmological issues.
    • Fisica Statistica (9 cfu)

      • Statistiche quantistiche, sistemi a molti corpi quantistici, transizione di fase e fenomeni critici, transizioni quantistiche. Quantum statistics, manybody quantum systems, phase transitions and critical phenomena, quantum transitions.
    • Cromodinamica quantistica (9 cfu)

      • Simmetrie delle interazioni forti, teorie di gauge non-abeliane, BRS, libertà asintotica delle interazioni forti, lagrangiane fenomenologiche di bassa energia, simmetria chiarale, il problema U(1), violazioni forti di CP.
    • Fisica nucleare (9 cfu)

      • struttura e modelli dei nuclei, urti fra nucleoni, scambio di un pione e simmetria chirale, reazioni nucleari, ciclo dell’idrogeno, ciclo CNO, sintesi di elementi pesanti.

  • PIANO DI STUDIO 2 - INTERAZIONI FONDAMENTALI
  • Laboratorio di interazioni fondamentali (12 cfu)

    • Il corso ha lo scopo di fornire allo studente una conoscenza di base dell'interazione tra radiazione e materia, e far acquisire una pratica di laboratorio con rivelatori di particelle singole.
  • Particelle elementari 1 (9 cfu)

    • Il corso consiste nella introduzione alla fisica delle particelle elementari dal punto di vista sperimentale e fenomenologico.
  • Fisica teorica 1 (9 cfu)

    • Fornire le basi della teoria di campo quantistica, che è generalmente utilizzata per descrivere le interazioni fondamentali, ma anche sistemi quantistici della fisica dello stato condensato.

      Basics of quantum field theories, which describe fundamental interactions, but also quantum systems in condensed matter.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo IF1

    • Corso caratterizzante per il curriculum di Fisica delle Interazioni Fondamentali
    • Astroparticelle A (6 cfu)

      • Il modello cosmologico standard. Evoluzione dell'universo dal punto di vista della fisica delle particelle elementari (FPE). Residui cosmologici. Obiettivo: le possibili soluzioni in FPE al problema della massa oscura ed i relativi test sperimentali.
    • Astrofisica A (6 cfu)

      • Elementi di Meccanica celeste; strutture autogravitanti e loro proprieta'; caratteristiche generali e proprieta' osservabili dei corpi celesti (stelle, pianeti, oggetti extragalattici, universo). Il corso mira a fornire una conoscenza di base della fisica dei corpi celesti e del linguaggio della ricerca astronomica e astrofisica.
  • 12 cfu a scelta nel gruppo GR SCELTA 12

    • GR SCELTA 12
    • Fisica musicale (3 cfu)

      • Il corso introduce lo studente alla descrizione fisica del suono, degli strumenti musicali e dell'elaborazione elettronica e digitale di segnali acustici.
    • Transizioni di fase e fenomeni critici (6 cfu)

      • Il corso è dedicato alle transizioni di fase di seconda specie e ai fenomeni critici, teoria di Landau-Ginzburg, scaling e trasformazioni di Kadanoff, gruppo di rinormalizzazione e calcolo degli indici critici.
    • Computazione quantistica (3 cfu)

      • Circuiti quantistici. Stati intrecciati di EPR. Disuguglianza di Bell. Macchine di Turing classica e quantistica Realizzazioni fisiche del quantum computer: fotoni ottici, trappole ioniche, fotoni intrecciati, risonanza magnetica nucleare. Analisi di stati di Bell. Dense coding. Cenni di Teletrasporto quantistico e crittografia quantistica.
    • Tecniche astrofisiche 2 (6 cfu)

      • Insegnamento delle tecniche osservative e di analisi dati della radioastronomia e dell'astrofisica delle alte energie.
    • Particelle elementari 2A (6 cfu)

      • Il corso tratterà argomenti avanzati di fisca delle particelle elementari, con particolare riferimento al modello standard e alle sue evoluzioni
    • Misure fisiche nella Normativa Ambientale (3 cfu)

      • Fornire allo studente gli approfondimenti su argomenti di acustica ambientale, sulla normativa in materia e sulle leggi vigenti.
    • Fisica Atomica (3 cfu)

      • Lo scopo del corso è di presentare una semplice introduzione alla fisica delle sorgenti laser, giustificato dall’ampio uso che si fa di questi dispositivi.
    • Metodi montecarlo nella fisica sperimentale (6 cfu)

      • Fornire conoscenza sulle metodologie statistiche avanzate per la simulazione montecarlo impiegate sia nella progettazione che nella comprensione delle risposte di complessi apparati sperimentali.
    • Topological quantum field theory (6 cfu)

      • Descrivere le applicazioni dei metodi della teoria dei campi quantizzati nel calcolo di invarianti topologici associati ai nodi ed alle varietà tridimensionali. Apprendere alcune nozioni basilari di topologia e della teoria degli invarianti polinomiali associati ai nodi. Gli argomenti discussi comprendono: teorie di gauge topologiche, operatori di linea di Wilson, relazioni di skein, calcolo perturbativo, operatori composti.
    • Teoria delle reazioni nucleari (6 cfu)

      • La diffusione elastica e il potenziale ottico. Nucleo Composto. Fissione. Problemi energetici e reazioni nucleari. Onde distorte. Reazioni dirette. Trasferimento Breakup nucleare e Coulombiano. Accoppiamenti ed effetti di ordine superiore. Interazioni nello stato finale. Applicazioni alla fisica dei nuclei esotici. Estrazione di informazioni sulla struttura nucleare mediante l'analisi di dati sperimentali.
    • Reazioni nucleari di interesse astrofisico (9 cfu)

      • Elementi di teoria della diffusione, sezione d'urto, fattore astrofisico e picco di Gamow. Metodi moderni per lo studio dei sistemi nucleari a pochi corpi: metodo di Faddeev e metodi variazionali. Studio dettagliato delle principali reazioni nucleari della catena pp e della teoria della nucleosintesi primordiale.

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