| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1055345 -
RELATIVISTIC QUANTUM MECHANICS
(obiettivi)
Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per il calcolo di sezioni d’urto di processi relativi all’Elettrodinamica Quantistica, nell’approssimazione più bassa (diagrammi di Feynman senza loop). Queste capacità saranno sviluppate grazie all’esecuzione di problemi in classe
Canale: 1
-
BONCIANI ROBERTO
(programma)
Ripasso di Relativita' Speciale e Teoria dei Campi classici. Simmetrie e teorema di Noether. Tensore energia impulso. Tensore del Momento Angolare.
Equazione di Klein-Gordon. Quantizzazione del campo scalare reale e complesso. Operatori di creazione e distruzione. Regole di commutazione. Cariche conservate. Antiparticelle. Forma covariante delle Equazioni di Maxwell. Invarianza di gauge. Quantizzazione del Campo Elettromagnetico nel vuoto. Energia e impulso del Campo Elettromagnetico. Spin del fotone. Equazione di Dirac. Spin. Invarianza relativistica. Proprieta' delle matrici gamma. Soluzione dell'equazione di Dirac per la particella libera. Momento magnetico anomalo dell'elettrone. Quantizzazione del campo di Dirac. Statistica di Fermi Dirac. Propagatore per i campi scalare, di Dirac e Elettromagnetico. Interazioni elettromagnetiche. Sostituzione minimale. Invarianza di Gauge. Elettrodinamica quantistica (QED). Evoluzione temporale dei sistemi quantistici. Matrice S. Equazione di Dyson. Processi di Scattering. Teorema di Wick e regole di Feynman per la QED. Calcolo di processi elettromagnetici:sezioni d'urto di Mott e di Rutherford; e+e-→μ+μ-e^+ e^- \to \mu^+ \mu^-; Compton scattering.  "Relativistic Quantum Mechanics - An Introduction to Relativistic Quantum Fields", L. Maiani and O. Benhar, CRC Press, Taylor & Francis Inc. (2016).
(Date degli appelli d'esame)
"A Modern Introduction to Quantum Field Theory", Michele Maggiore, Oxford University Press (2005). "An Introduction to Quantum Field Theory", M. E. Peskin and D. V. Schroeder, Taylor & Francis Inc. (1995). (first 3 chapters) "Relativistic Quantum Mechanics", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). "Relativistic Quantum Fields", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). (first 4 chapters). "Quantum Field Theory", vol.1, S. Weinberg, Cambridge University Press (1995).
Canale: 2
-
POLOSA ANTONIO DAVIDE
(programma)
Richiami di Meccanica classica
L'equazione di Klein Gordon e i campi scalari. La Lagrangiana dell'elettromagnetismo e le equazioni di Maxwell. Tensore em e suo duale. Operazioni di simmetria. Parita`. Rotazioni e Boost. Trasformazioni di Lorentz. Trasformazioni di Lorentz sul tensore elettromagnetico. Generatori delle trasformazioni e formula BHC. Simmetria U(1) e elettrodinamica scalare. Teorema di Noether. Campi e sorgenti. Il propagatore di Feynman. Attrazione fra cariche uguali nel campo scalare. Particelle reali e virtuali. Scattering di un pione positivo in un campo esterno. Isospin e modello sigma lineare: scattering elastico pione-pione. Particelle instabili e vita media. Campi e operatori di creazione/distruzione. Localita'. Stati in- e out-. Teoria della matrice S. Campi interpolanti e la matrice U. Il propagatore di Feynman nella teoria dei campi quantistica. Regole di Feynman. La nozione di sezione d'urto e la derivazione delle formula generali per sezioni d'urto e rate di decadimento. Particelle spin 1/2 e Equazione di Dirac. 4-spinori. Matrici gamma. Trasformazioni di Lorentz di quadrispinori. Particelle e antiparticelle. L'operatore di Pauli-Lubanski. Elicita` e chiralita`. Coniugazione di carica di spinori. Localita' per i campi fermionici. Anticommutatori. Cenni sulla teoria di Fermi del decadimento beta. Campi a spin 1 con massa. L'equazione di Proca. Campi a spin 1 senza massa. Gauge fixing. Somma sulle polarizzazioni. Identita` di Ward. Lo scattering Rutherford in QED. Il propagatore del fotone. Scattering Compton - anche con l'uso di FORM. Derivazione della formula di Klein Nishijma con le polarizzazioni. Caso non relativistico. Calcolo di e+e- -- mu+ mu- L'atomo di idrogeno: correzioni relativistiche ai livelli. S.M. Bilenky, {\it Introduction to Feynman Diagrams}, Pergamon Press
(Date degli appelli d'esame)
B. De Wit and J. Smith, {\it Field Theory in Particle Physics}, North Holland C. Itzykson and J.B Zuber, {\it Quantum Field Theory}, Mc Graw-Hill R. Feynman, {\it The Theory of Fundamental Processes}, Addison-Wesley G. 't Hooft and M. Veltman, {\it Diagrammar}, CERN-Yellow Book L. Maiani and O. Benhar, {\it Relativistic Quantum Mechanics}, CRC J.J. Sakurai, {\it Advanced Quantum Mechanics}, Addison Wesley M. Veltman, {\it Diagrammatica}, Cambridge J. Vermaseren, FORM, {\tt https://www.nikhef.nl/~form/maindir/maindir.html} S. Weinberg, {\it The Quantum Theory of Fields I}, Cambridge A. Zee, {\it Quantum Field Theory in a Nutshell}, Princeton |
6 | FIS/02 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||
|
1055346 -
ELECTROWEAK INTERACTIONS
(obiettivi)
Il corso è un’introduzione alla moderna teoria delle interazioni elettrodeboli. Il filo conduttore è costituito dal ruolo fondamentale giocato dalle simmetrie discrete e continue, globali e locali. Alla fine del corso lo studente dovrà aver appreso le nozioni di base della teoria dei gruppi e delle loro rappresentazioni, e le loro principali applicazioni fenomenologiche, i concetti di rottura esplicita e dinamica di una simmetria e il teorema di Goldstone, il meccanismo di Brout-Englert-Higgs, e gli elementi costitutivi del Modello Standard. Lo studente dovrà essere in grado di calcolare le larghezze di decadimento debole di alcune particelle e le sezioni d’urto di alcuni processi che coinvolgono neutrini e leptoni come stati iniziali o finali. Lo studente dovrà aver acquisito una dimestichezza di base con la fenomenologia delle interazioni deboli e della produzione e decadimento del bosone di Higgs.
|
6 | FIS/02 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||
|
1055344 -
CONDENSED MATTER PHYSICS
(obiettivi)
Il corso di Materia Condensata si propone di fornire le conoscenze necessarie sui solidi per comprendere le loro caratteristiche sia dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici e reticolari In particolare, verranno studiate la struttura a bande elettronica e le proprietà di vibrazione dei solidi. Verranno approfonditi i temi del calore specifico reticolare ed elettronico, del trasporto, e delle caratteristiche principali dei semiconduttori.
Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia consensata. Queste doti e abilità saranno verificate periodicamente grazie all’esecuzione di problemi in classe.
Canale: 1
-
CAPRARA SERGIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
N.W. Ashcroft, N.D, Mermin, “Solid State Physics”, Holt-Saunders Int. Ed. 1981
(Date degli appelli d'esame)
C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008 J. M. Ziman-Principles of the Theory of Solids - Cambridge University Press, 1979 M.L. Cohen, S.G. Louie, Condensed Matter Physics - Cambridge University Press, 2016
Canale: 2
-
POLIMENI ANTONIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
Bravais lattice in 2D and 3D. Primitive vectors and primitive unit cell. Wigner-Seitz unit cell. Conventional unit cell. Basis. Examples: graphene, graphite, cubic lattices (face-centered and body-centered cubic cell). AM: Ch. 4, GPP: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 1 Examples: simple hexagonal and hexagonal close-packed structure. Lattice planes and Miller indexes. Reciprocal lattice as Fourier transform of direct lattice. Examples and Brillouin zone. Family of lattice planes and reciprocal lattice vectors. AM Ch. 4 and 5, K Ch. 1 and 2, GPP Ch. 2.4 and 2.5 Diffraction: x-ray, neutrons and electrons. Laue diffraction and reciprocal lattice. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.2 K: Ch. 2. Laue and Bragg diffraction. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 2 Structure factor: geometrical structure factor + atomic form factor (examples). AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.4-2.5, K: Ch. 2. Ewald sphere and different experimental configurations. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Exercises. AM: Ch. 6, K: Ch. 2. Born-Oppenheimer approximation. GPP: Ch. 8.1 and 8.2, BG: Ch. 3.1, 3.2, 3.3 Motion equations of a linear chain and dynamical matrix. GPP: Ch. 9.1, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: elemental unidimensional lattice. Dispersion relation and density of states. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: unidimensional lattice with basis. Dispersion relation. Acoustic and optical modes. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Summary of acoustic and optical modes in a linear chain with basis. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Exercise on linear chain featuring nth-nearest neighbor interaction. Quantization of the elastic field and phonons (GPP: Ch. 9.4, AM: Ch. 23) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22). Dynamical matrix in three-dimensions and its Hermitian character (GPP9.3, AM Ch. 22) Specific heat: classical and quantum-mechanical treatment. Debye and Einstein models. AM: Ch. 23, K: Ch. 5, GPP: Ch. 9.5, BG: Ch. 8.1 Debye temperature and chemical trends (examples: diamond, germanium, silicon, graphene). Phonon modes in bidimensional CuO2 Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Specific heat of a two-dimensional square lattice (lecture notes). Bloch’s theorem: I proof (AM Ch 8) Bloch’s theorem: II proof (K Ch. 7) Kronig-Penney model (K Ch. 7) Energy banfìds (K Ch. 7) Central equation (K Ch 7) Central equation and empty lattice approximation(K Ch 7) Weak potential approximation: perturbative approach (AM Ch. 9, K Ch. 7). Weak potential approximation and band gap opening (AM Ch. 9, K Ch. 7) Electron Bragg reflection (AM Ch. 9, K Ch. 7). Metals and insulators (K Ch. 7) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Sommerfeld integral (AM Ch. 2) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Tight binding (AM Ch 10) Exercise: weak-electron method in an FCC crystal (AM Ch. 9 ex. 3) Tight binding (AM Ch 10). Exercise: tight binding method applied to a SC crystal Tight binding: polyacetylene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands, Dirac cone, massless relativistic fermions, hexagonal boron nitride (lecture notes) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12): filled bands, holes, effective mass Boltzmann equation part I (GPP 11.3) Boltzmann equation part II (GPP 11.3) Static conductivity in metals (GPP 11.4) Semiconductors: main properties (GPP 13.1, AM Ch. 28) Number of carriers in thermal equilibrium: the intrinsic case (AM Ch. 28; GPP 13.1) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2, BG 11.3.1) and impurities (BG 11.3.1) Conduction band electrons and Landau levels in three dimensions (BG 9.6, GPP 15.2) Doping: donors and acceptors. Level statistics (AM 28, GPP 13.2) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) AM: N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing international series.
(Date degli appelli d'esame)
K: C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, J. Wiley & Sons, New York GPP: G. Grosso, G. Pastori Parravicini, Solid state physics, Giuseppe Grosso, Giuseppe Pastori Parravicini. - 2. ed. - Oxford : Academic Press, 2014 BG: F. Bassani, U. M. Grassano, Fisica dello Stato Solido, Bollati Boringhieri, Torino |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||
|
1055349 -
PHYSICS LABORATORY I
(obiettivi)
Gli obiettivi principali di Physics Laboratory I sono:
i) apprendimento dei principi fisici sull'interazione fra radiazione elettromagnetica o particelle e la materia, dei principi di funzionamento di sorgenti di particelle e di rivelatori; ii) apprendimento di tecniche di laboratorio e delle loro basi teoriche, ai fini della realizzazione di un'esperienza di laboratorio nel successivo corso di Physics Laboratory II. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di comprensione delle tecniche sperimentali per lo studio dei fenomeni relativi collegati (a seconda del canale scelto) alla fisica delle particelle, alla fisica della materia condensata e della biofisica. Inoltre gli studenti saranno capaci di: - identificare le assunzioni alla base di un esperimento di fisica - identificare e spiegare i limiti delle ipotesi su cui si basa una tecnica sperimentale. L'insegnamento e' erogato in tre canali corrispondenti a tre diversi indirizzi. Un canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica sperimentale delle particelle elementari. Per tale canale, al termine del corso, lo studente conoscera' i principi di funzionamento di rivelatori a gas, di rivelatori a stato solido, calorimetri elettromagnetici, tecniche di identificazione di particelle (anche basate su effetto Cherenkov), spettrometri magnetici e rivelatori di fotoni (PMT, fotodiodi e simili). Un secondo e terzo canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica della materia condensata. Per tali canali, al termine del corso, lo studente conoscera' i fondamenti delle tecniche di diffrazione con elettroni e raggi x, di microscopia a scansione su scala atomica, di spettroscopia ottica e Raman, di spettroscopia elettronica di fotoemissione, luce di sincrotrone e assorbimento di raggi x.
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
0) Generalità su rivelazione radiazione, struttura esperimenti HEP, unità di misura, unità naturali.
1) Interazione radiazione con la materia. a) sezione d'urto, cammino libero medio, radioattività, cenni a sorgenti di particelle. b) particella cariche, perdita di energia per ionizzazione, scattering coulombiano multiplo, Bremsstrahlung, lunghezza di radiazione, perdite di energia per irraggiamento, effetto Cherenkov. c) fotoni, produzione di coppie, effetto fotoelettrico, effetto Compton, cascate elettromagnetiche d) interazioni di neutroni 2) Generalità sui rivelatori di particelle: risoluzione, tempo di risposta, efficienza. 3) Rivelatori a gas a) Ionizzazione nei gas, diffusione di ioni ed elettroni, velocità di drift, moltiplicazione, cenni a streamer e a Geiger. b) contatori proporzionale, multiwire PC c) camere a drift, time projection chambers d) cenni ad altri rivelatori a gas: multi-patterned gas counter (GEM). 4) Rivelatori a semiconduttore. a) giunzione p-n, polarizzazione inversa, rivelatori di posizione, rivelatori a microstrip b) rivelatori al Germanio per spettroscopia nucleare. 5) Spettrometro. Misura di quantità di moto in campo magnetico. Vari tipi di magneti per esperimenti a bersaglio fisso e a collisori. 6) Contatori a scintillazione. Scintillatori organici e inorganici. Fotomoltiplicatore, guadagno, circuito di polarizzazione. Raccolta di luce: guide di luce e wavelength shifter. 7) Contatori Cherenkov (a soglia). Contatori Cherenkov differenziali. 8) Generalità sui calorimetri in fisica . a) calorimetri elettromagnetici, dimensioni della cascata, fluttuazioni nella risoluzione, misure di posizione b) cascata adronica, cenni alla compensazione adronica. c) contributi alla risoluzione di un calorimetro, calorimetri omogenei, calorimetri con raccolta di carica, calorimetri con fibre scintillanti. 9) Formazione segnali nei rivelatori di particelle 10) Elettronica digitale per esperimenti di alte energie (elettronica modulare NIM e VME). ADC e TDC. 11) cenni all'analisi statistica dei dati. G. F. Knoll Radiation Detection and Measurement
(Date degli appelli d'esame)
J.D.Jackson Classical electrodynamics L.Rolandi W. Blum, Particle detection with drift chambers R.Wigmans, Calorimetry L.Bianchini, Selected exercises in particle and nuclear physics.
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
1. La diffrazione da cristalli Breve introduzione ai sistemi cristallini - Reticoli di Bravais - Simmetrie - La diffrazione, la diffusione Thomson, il fattore di struttura; tecniche di diffrazione di raggi X, con fotoni, elettroni, nutroni [es. Kittel, cap. 1,2] 2. Tecniche di visualizzazione e spettroscopia su scala nanometrica Microscopia e spettroscopia a scansione ad effetto tunnel (STM/STS) - Microscopia a forza atomica (AFM) [dispense sul sito; Wiesendanger, cap. 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7] 3. Tecniche di spettroscopia anelastica Diffusione dei neutroni anelastica - Diffusione della luce: Rayleigh e Raman - Cenno alla diffusione anelastica di raggi X [dispense sul sito] 4. Generalità sulla spettroscopia Grandezze e unità di misura - Elementi di teoria della risposta lineare - Grandezze spettroscopiche complesse e loro relazioni - La funzione dielettrica complessa - Riflettività e coefficiente di assorbimento [es. Wooten, cap. 2,3; Kittel, cap. 3,4; dispense sul sito] 5. Struttura a bande di sistemi cristallini esemplari, metalli (semplici, nobili, di transizione), semiconduttori (gruppo IV, III-V), grafene e grafite, nitruro di boro [es. Bassani, cap. 4] 6. Spettroscopia ottica Assorbimento e di riflettività - Sorgenti di radiazione elettromagnetica – Principio di funzionamento di un laser - La radiazione di sincrotrone - Analizzatori spettrali: monocromatori e interferometri - Rivelatori della radiazione e. m. [es. Wooten cap. 5,9; Bassani, cap. 5; dispense sul sito] 7. La spettroscopia di fotoemissione e l'assorbimento di raggi X La fotoemissione - XPS ed UPS - ARPES - Assorbimento di raggi X, tecniche XAS (NEFAXS) ed EXAFS [dispense sul sito; Mariani-Stefano cap. del libro] 8. Elementi di tecnica del vuoto Misura delle basse pressioni - Pompe, linee da vuoto, vacuometri [dispense sul sito] - F. Bassani, G. Pastori-Parravicini, “Electronic States and Optical Transitions in Solids”, capitoli 4, 5.
(Date degli appelli d'esame)
- C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008, capitoli 1, 2, 3, 4. - Carlo Mariani and Giovanni Stefani, “Photoemission Spectroscopy: Fundamental Aspects”, Chapter 9, pp. 275-317, in Synchrotron Radiation: Basics, Methods and Applications. Editors: Settimio Mobilio, Federico Boscherini, Carlo Meneghini. Springer, 2015. doi:10.1007/978-3-642-55315-8 - R. Wiesendanger, “Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy”, capitoli 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7 - F. Wooten, "Optical Properties of Solids", Academic Press, 1972; capitoli 2, 3, 5, 9 - dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
ORTOLANI MICHELE
(programma)
Tecniche di imaging per la biofisica:
- Microscopia ottica, limite di diffrazione e super-risoluzione - Microscopia in fluorescenza - Microscopia elettronica (SEM) - Microscopia a forza atomica (AFM) - Microscopia in campo vicino (SNOM) Tecniche strutturali per la biofisica: - Diffrazione a raggi X (cristallografia di proteine) - Spettroscopia vibrazionale (IR and Raman) - Microscopia elettronica in trasmissione criogenica (Cryo-TEM) Tecniche diagnostiche e funzionali basate su principi fisici avanzati: - amplificazione genica (PCR) - immunofluorescenza - sensori a plasmone di superficie (SPR) super-resolution microscopy
(Date degli appelli d'esame)
https://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epjh/e2012-20060-1.pdf |
6 | FIS/01 | 48 | - | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
10592564 -
PARTICLE PHYSICS
(obiettivi)
Lo scopo del corso è l'apprendimento delle evidenze sperimentali e delle
metodologie che hanno condotto alla formulazione del Modello Standard (SM) della fisica delle particelle elementari, dall'inizio della disciplina negli anni 30 e 40 del secolo scorso fino alla formulazione dello SM. Il corso è strettamente legato ai corsi teorici del primo semestre e a quello annuale di Laboratorio. Alla fine del corso gli studenti dovranno: 1) conoscere e saper discutere i concetti fondamentali dello SM 2) conoscere gli esperimenti fondamentali che hanno permesso di sviluppare lo SM 3) avere compreso le principali metodologie della fisica sperimentale delle particelle, sia gli aspetti tecnologici, sia quelli statistici.
-
BAGNAIA PAOLO
(programma)
(il corso è tenuto in lingua inglese: vedi quadro in Inglese)
(vedi quadro in inglese)
(Date degli appelli d'esame)
|
6 | FIS/04 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055348 -
MATHEMATICAL PHYSICS
(obiettivi)
Obiettivi generali: acquisire conoscenze sugli argomenti fondamentali della Fisica Matematica e sui metodi matematici relativi.
Obiettivi specifici: Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente conoscerà le basi della teoria dei sistemi dinamici, la struttura matematica del formalismo hamiltoniano e della teoria delle perturbazioni, i metodi di base per lo studio dal punto di vista della Fisica Matematica di alcuni aspetti della Fisica Moderna (Meccanica Statistica o Meccanica Quantistica). Applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che abbiano superato l'esame saranno in grado di: i) studiare problemi di stabilità dell’equilibrio; ii) utilizzare il metodo di Hamilton-Jacobi per la determinazione di integrali primi; iii) portare in variabili azione-angolo un sistema hamiltoniano integrabile; iv) applicare la teoria delle perturbazioni e i metodi ad essa collegati a specifici problemi fisici ottenendo informazioni qualitative e quantitative sul moto; v) affrontare in modo rigoroso alcuni problemi di Meccanica Statistica o di Meccanica Quantistica. Capacità critiche e di giudizio: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno le basi per riconoscere un approccio di tipo fisico-matematico ai problemi e analizzare analogie e differenze rispetto all'approccio tipico della Fisica Teorica Capacità comunicative: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno maturato la capacità di comunicare concetti, idee e metodologie della fisica matematica. Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o impartito in altri insegnamenti, relativo ad aspetti più specialistici dei metodi della fisica matematica.
Canale: 1
-
CAGLIOTI EMANUELE
(programma)
Sistemi dinamici: elementi di base; teorema di Ponicarè Bendixon;
stabilità ed instabilità ; funzione di Liapunov. Sistemi hamiltoniani e principio della media: richiami sui sistemi hamiltoniani; metodo di Hamilton-Jacobi - moti quasi periodici; teorema della media; teoria adiabatica; teoria canonica delle perturbazioni al primo ordine; esempi. Cenni di teoria ergodica: sistemi ergodici e mixing; esempi. Sistemi a molti corpi: Equazione di Liouville; Gerarchia BBGKY; Equazione di Vlasov; Equazione di Boltzmann; limite idrodinamico. Dispense del corso disponibili in rete: https://sites.google.com/site/ecaglioti/didattica/MR
(Date degli appelli d'esame)
Canale: 2
-
PANATI GIANLUCA
(programma)
Parte I. Sistemi dinamici
- Richiami sulle equazioni differenziali ordinarie - Equilibrio, stabilita' e stabilità asintotica - Teoremi di Lyapunov - Applicazione: sistema di Lotka-Volterra - Applicazione: oscillatore smorzato Parte II. Sistemi dinamici hamiltoniani - Ottica geometrica: funzionale di Fermat, raggio ottico, fronte d'onda - L'equazione del raggio ottico - Il principio di Huygens - Dall'ottica alla meccanica: il formalismo di Hamilton - Variabili azione-angolo; il teorema di Arnold-Liouville; applicazioni ed esempi - Teoria canonica delle perturbazioni al primo ordine - L'equazione di Hamilton-Jacobi Parte III Argomenti scelti di Meccanica Quantistica - Elementi di teoria degli operatori non limitati in spazi di Hilbert - Formulazione assiomatica della Meccanica Quantistica - Quantizzazione di Weyl - Simmetrie e topologia in fisica dello stato solido - Dispense (parziali) del corso distribuite dal docente
(Date degli appelli d'esame)
- A. Fasano and S. Marmi, Analytical Mechanics. Oxford University Press, 2006 - V.I. Arnold, Mathematical Methods in Classical Mechanics, 2nd edition. Springer-Verlag - A. Teta, A Mathematical Primer on Quantum Mechanics. Springer 2018 |
6 | MAT/07 | 48 | - | - | - | Attività formative affini ed integrative | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
10589922 -
PHYSICS LABORATORY II
(obiettivi)
Introduzione degli studenti ad un reale ambiente di ricerca, al lavoro di equipe, alla condivisione di compiti e allo sfruttamento efficace delle diverse competenze e interessi attraverso l’applicazione delle metodiche sperimentali specifiche apprese nel precedente corso di Physics Laboratory I. Capacità di ripetere, sotto la supervisione di uno dei docenti, un esperimento tipico della fisica moderna (diverso per ciascun gruppo di 2-3 studenti) e di comprenderne a fondo e presentarne i risultati: rimessa in funzione o montaggio ex novo dell’apparato sperimentale, presa dati, programmi di acquisizione, aggiornamento o scrittura di programmi di analisi dati e infine interpretazione e discussione dei risultati, con redazione in forma di nota scientifica del lavoro svolto e sua presentazione in forma orale.
A conclusione del corso, gli studenti saranno capaci di: - selezionare la bibliografia rilevante per un esperimento di fisica - preparare un manoscritto nello stile di un articolo scientifico su rivista usando un appropriato software per la scrittura scientifica - pianificare e condurre un esperimenti di fisica usando le corrette procedure di laboratorio (annotazione su giornale di laboratorio, procedure di sicurezza)
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo.
- Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
(Date degli appelli d'esame)
-
D'AGOSTINI GIULIO
(programma)
Programma insegnamento
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo. - Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
https://sites.google.com/a/uniroma1.it/gianlucacavoto-eng/home
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
Tesine sperimentali di Fisica della Materia. Studio sperimentale di sistemi a bassa dimensione e nanostrutture, tramite tecniche di diffrazione, spettroscopia elettronica e ottica. Ambiente di ultra-alto-vuoto, diffrazione elastica di elettroni lenti, spettroscopia elettronica di fotoemissione. Attività di laboratorio in piccoli gruppi presso i laboratori sperimentali di Fisica della Materia del Dipartimento (https://www.phys.uniroma1.it/fisica/ricerca/aree-tematiche-e-gruppi-di-ricerca/struttura-materia-e-fisica-biosistemi). - articoli scientifici riguardanti le tecniche sperimentali specifiche del laboratorio, forniti dai docenti di riferimento del laboratorio scelto
(Date degli appelli d'esame)
- dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
GIANSANTI ANDREA
(programma)
Diversi temi e modelli presi dalla biofisica teorica, bioinformatica e genomica strutturale vengono proposti agli studenti sotto forma di problemi biologici da esplorare e risolvere usando programmi di calcolo (in silico) Una lista di temi proposti di recente comprende: dinamica stocastica di reazioni chimiche (algoritmo di Gillespie), codon bias, predittori di disordine intrinseco nelle proteine, clustering superparamagnetico e analysis di componenti principali.
K.A.Dill & S. Bromberg, Molecular Driving Forces, Garland Science, 2nd ed. 2011.
R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, H. Garcia, Physical Biology of the Cell, 2nd ed. Garland Science (Taylor and Francis), 2012. R. Phillips & R. Milo, Cell Biology by the Numbers, Garland Science, 2016. (http://book.bionumbers.org ) [W] Waigh_T.A., Applied Biophysics, Wiley, 2007. M. Griebel, S. Kanpek and G. Zumbusch, Numerical Simulation in Molecular Dynamics, Springer, (2007). PG Higgs, TK Attwood, Bioinformatics and Molecular Evolution, Blackwell, 2006. Mathematical backbone and proofs R Durbin, Eddy, Krogh, Michison. Biological Sequence Analysis. CUP, 1999. S. Bassi, Python for Bioinformatics.2nd Ed. CRC Press, 2018.
-
NUCARA ALESSANDRO
(programma)
Attività pratica in laboratorio in piccoli gruppi (2-5 studenti) sotto la supervisione di un tutor. Il lavoro in laboratorio consisterà nello svolgere attività pratica con alcune delle tecniche più comuni impiegate per la caratterizzazione spettroscopica e strutturale dei sistemi di materia soffice biologica (scattering della luce, fluorescenza, spettroscopia infrarossa, dicroismo circolare, microscopia a forza atomica, microscopia elettronica, risonanza magnetica nucleare, spettroscopia dielettrica).
Nei differenti laboratori gli studenti lavorano su problemi aperti di fisica moderna. B.J. Berne, R. Pecora "Dynamic light scattering", Dover
(Date degli appelli d'esame)
K.S.Schmitz "Dynamic light Scattering by Macromolecules", Academic Press M.Muller "Introduction to Confocal Fluorescence", SPIE Press E. Hecht "Optics", Addison Wesley P.Eaton & P. West "Atomic force microscopy", Oxford Univ. Press |
9 | FIS/01 | - | - | 108 | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1901 -
ENGLISH LANGUAGE
(obiettivi)
Fornire agli studenti le basi linguistiche più comuni per orientarsi nell'ambito della comunicazione scientifica scritta ed orale.
-
Nonno Giulia
(programma)
Il corso di Lingua Inglese si propone di approfondire lo studio dell'inglese settoriale afferente al campo della Fisica e Astrofisica, attraverso l'utilizzo di materiali testuali ed audio-visivi autentici, affiancando ad esso lo studio delle principali strutture morfosintattiche dell'inglese:Past Tenses, Future Tenses, The Passive, Conditional clauses (zero, first, second and third), reported and direct Speech, Phrasal Verbs, Modal verbs, Adjectives, Comparatives and Superlatives forms, Vocabulary.
Il modulo include la lettura, l'analisi e la traduzione di estratti in lingua inerenti gli argomenti trattati in classe. - CAFORIO A., FERILLI A., (2014), Physics! Clil Tools for Physics Learning. Electromagnetic Waves, Astrophysics and Cosmology., Mondadori Education.
(Date degli appelli d'esame)
- M.G. Andreoli, Omnibus reference grammar, Petrini Editore. Ulteriori materiali verranno forniti durante le lezioni. |
4 | 40 | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1821 -
INTERNSHIP
(obiettivi)
Scopo del corso è fornire le competenze pratiche necessarie per fare una Tesi di ricerca. Al termine del corso lo studente deve essere in grado di iniziare a lavorare al progetto diTesi. Le abilità metodologiche dipendono dallo studente e dal tipo di Tesi. Un elenco non esaustivo è l'uso del computer e dei principali programmi e/o della strumentazione comunemente usata in laboratorio.
-
BAGNAIA PAOLO
(programma)
Il programma dipende dallo studente e dal tipo di tesi.
Si richiede che lo studente contatti il docente con alcuni mesi di anticipo. Saranno anche valutate esperienze precedenti che riguardino ricerche nel campo della fisica, ad esempio stage in laboratori di ricerca. Il testo assegnato e la bibliografia dipendono dallo specifico campo di ricerca.
(Date degli appelli d'esame)
|
3 | - | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
AAF1903 -
THESIS PROJECT
(obiettivi)
La prova finale consiste nella discussione di una tesi di laurea
magistrale, costituita da un documento scritto, eventualmente in lingua inglese, che presenta i risultati di uno studio originale condotto su un problema di natura applicativa, sperimentale o di ricerca.La preparazione della tesi si svolge sotto la direzione di un relatore (che può essere un docente del corso di laurea magistrale, o di altri corsi di studio italiani o stranieri o di un ente di ricerca italiano o straniero) e si svolge di norma nel secondo anno del corso, occupandone circa la metà del tempo complessivo. |
38 | - | - | - | - | Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c) | ENG |
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1055345 -
RELATIVISTIC QUANTUM MECHANICS
(obiettivi)
Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per il calcolo di sezioni d’urto di processi relativi all’Elettrodinamica Quantistica, nell’approssimazione più bassa (diagrammi di Feynman senza loop). Queste capacità saranno sviluppate grazie all’esecuzione di problemi in classe
Canale: 1
-
BONCIANI ROBERTO
(programma)
Ripasso di Relativita' Speciale e Teoria dei Campi classici. Simmetrie e teorema di Noether. Tensore energia impulso. Tensore del Momento Angolare.
Equazione di Klein-Gordon. Quantizzazione del campo scalare reale e complesso. Operatori di creazione e distruzione. Regole di commutazione. Cariche conservate. Antiparticelle. Forma covariante delle Equazioni di Maxwell. Invarianza di gauge. Quantizzazione del Campo Elettromagnetico nel vuoto. Energia e impulso del Campo Elettromagnetico. Spin del fotone. Equazione di Dirac. Spin. Invarianza relativistica. Proprieta' delle matrici gamma. Soluzione dell'equazione di Dirac per la particella libera. Momento magnetico anomalo dell'elettrone. Quantizzazione del campo di Dirac. Statistica di Fermi Dirac. Propagatore per i campi scalare, di Dirac e Elettromagnetico. Interazioni elettromagnetiche. Sostituzione minimale. Invarianza di Gauge. Elettrodinamica quantistica (QED). Evoluzione temporale dei sistemi quantistici. Matrice S. Equazione di Dyson. Processi di Scattering. Teorema di Wick e regole di Feynman per la QED. Calcolo di processi elettromagnetici:sezioni d'urto di Mott e di Rutherford; e+e-→μ+μ-e^+ e^- \to \mu^+ \mu^-; Compton scattering. "Relativistic Quantum Mechanics - An Introduction to Relativistic Quantum Fields", L. Maiani and O. Benhar, CRC Press, Taylor & Francis Inc. (2016).
(Date degli appelli d'esame)
"A Modern Introduction to Quantum Field Theory", Michele Maggiore, Oxford University Press (2005). "An Introduction to Quantum Field Theory", M. E. Peskin and D. V. Schroeder, Taylor & Francis Inc. (1995). (first 3 chapters) "Relativistic Quantum Mechanics", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). "Relativistic Quantum Fields", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). (first 4 chapters). "Quantum Field Theory", vol.1, S. Weinberg, Cambridge University Press (1995).
Canale: 2
-
POLOSA ANTONIO DAVIDE
(programma)
Richiami di Meccanica classica
L'equazione di Klein Gordon e i campi scalari. La Lagrangiana dell'elettromagnetismo e le equazioni di Maxwell. Tensore em e suo duale. Operazioni di simmetria. Parita`. Rotazioni e Boost. Trasformazioni di Lorentz. Trasformazioni di Lorentz sul tensore elettromagnetico. Generatori delle trasformazioni e formula BHC. Simmetria U(1) e elettrodinamica scalare. Teorema di Noether. Campi e sorgenti. Il propagatore di Feynman. Attrazione fra cariche uguali nel campo scalare. Particelle reali e virtuali. Scattering di un pione positivo in un campo esterno. Isospin e modello sigma lineare: scattering elastico pione-pione. Particelle instabili e vita media. Campi e operatori di creazione/distruzione. Localita'. Stati in- e out-. Teoria della matrice S. Campi interpolanti e la matrice U. Il propagatore di Feynman nella teoria dei campi quantistica. Regole di Feynman. La nozione di sezione d'urto e la derivazione delle formula generali per sezioni d'urto e rate di decadimento. Particelle spin 1/2 e Equazione di Dirac. 4-spinori. Matrici gamma. Trasformazioni di Lorentz di quadrispinori. Particelle e antiparticelle. L'operatore di Pauli-Lubanski. Elicita` e chiralita`. Coniugazione di carica di spinori. Localita' per i campi fermionici. Anticommutatori. Cenni sulla teoria di Fermi del decadimento beta. Campi a spin 1 con massa. L'equazione di Proca. Campi a spin 1 senza massa. Gauge fixing. Somma sulle polarizzazioni. Identita` di Ward. Lo scattering Rutherford in QED. Il propagatore del fotone. Scattering Compton - anche con l'uso di FORM. Derivazione della formula di Klein Nishijma con le polarizzazioni. Caso non relativistico. Calcolo di e+e- -- mu+ mu- L'atomo di idrogeno: correzioni relativistiche ai livelli. S.M. Bilenky, {\it Introduction to Feynman Diagrams}, Pergamon Press
(Date degli appelli d'esame)
B. De Wit and J. Smith, {\it Field Theory in Particle Physics}, North Holland C. Itzykson and J.B Zuber, {\it Quantum Field Theory}, Mc Graw-Hill R. Feynman, {\it The Theory of Fundamental Processes}, Addison-Wesley G. 't Hooft and M. Veltman, {\it Diagrammar}, CERN-Yellow Book L. Maiani and O. Benhar, {\it Relativistic Quantum Mechanics}, CRC J.J. Sakurai, {\it Advanced Quantum Mechanics}, Addison Wesley M. Veltman, {\it Diagrammatica}, Cambridge J. Vermaseren, FORM, {\tt https://www.nikhef.nl/~form/maindir/maindir.html} S. Weinberg, {\it The Quantum Theory of Fields I}, Cambridge A. Zee, {\it Quantum Field Theory in a Nutshell}, Princeton |
6 | FIS/02 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055344 -
CONDENSED MATTER PHYSICS
(obiettivi)
Il corso di Materia Condensata si propone di fornire le conoscenze necessarie sui solidi per comprendere le loro caratteristiche sia dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici e reticolari In particolare, verranno studiate la struttura a bande elettronica e le proprietà di vibrazione dei solidi. Verranno approfonditi i temi del calore specifico reticolare ed elettronico, del trasporto, e delle caratteristiche principali dei semiconduttori.
Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia consensata. Queste doti e abilità saranno verificate periodicamente grazie all’esecuzione di problemi in classe.
Canale: 1
-
CAPRARA SERGIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
N.W. Ashcroft, N.D, Mermin, “Solid State Physics”, Holt-Saunders Int. Ed. 1981
(Date degli appelli d'esame)
C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008 J. M. Ziman-Principles of the Theory of Solids - Cambridge University Press, 1979 M.L. Cohen, S.G. Louie, Condensed Matter Physics - Cambridge University Press, 2016
Canale: 2
-
POLIMENI ANTONIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
Bravais lattice in 2D and 3D. Primitive vectors and primitive unit cell. Wigner-Seitz unit cell. Conventional unit cell. Basis. Examples: graphene, graphite, cubic lattices (face-centered and body-centered cubic cell). AM: Ch. 4, GPP: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 1 Examples: simple hexagonal and hexagonal close-packed structure. Lattice planes and Miller indexes. Reciprocal lattice as Fourier transform of direct lattice. Examples and Brillouin zone. Family of lattice planes and reciprocal lattice vectors. AM Ch. 4 and 5, K Ch. 1 and 2, GPP Ch. 2.4 and 2.5 Diffraction: x-ray, neutrons and electrons. Laue diffraction and reciprocal lattice. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.2 K: Ch. 2. Laue and Bragg diffraction. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 2 Structure factor: geometrical structure factor + atomic form factor (examples). AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.4-2.5, K: Ch. 2. Ewald sphere and different experimental configurations. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Exercises. AM: Ch. 6, K: Ch. 2. Born-Oppenheimer approximation. GPP: Ch. 8.1 and 8.2, BG: Ch. 3.1, 3.2, 3.3 Motion equations of a linear chain and dynamical matrix. GPP: Ch. 9.1, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: elemental unidimensional lattice. Dispersion relation and density of states. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: unidimensional lattice with basis. Dispersion relation. Acoustic and optical modes. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Summary of acoustic and optical modes in a linear chain with basis. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Exercise on linear chain featuring nth-nearest neighbor interaction. Quantization of the elastic field and phonons (GPP: Ch. 9.4, AM: Ch. 23) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22). Dynamical matrix in three-dimensions and its Hermitian character (GPP9.3, AM Ch. 22) Specific heat: classical and quantum-mechanical treatment. Debye and Einstein models. AM: Ch. 23, K: Ch. 5, GPP: Ch. 9.5, BG: Ch. 8.1 Debye temperature and chemical trends (examples: diamond, germanium, silicon, graphene). Phonon modes in bidimensional CuO2 Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Specific heat of a two-dimensional square lattice (lecture notes). Bloch’s theorem: I proof (AM Ch 8) Bloch’s theorem: II proof (K Ch. 7) Kronig-Penney model (K Ch. 7) Energy banfìds (K Ch. 7) Central equation (K Ch 7) Central equation and empty lattice approximation(K Ch 7) Weak potential approximation: perturbative approach (AM Ch. 9, K Ch. 7). Weak potential approximation and band gap opening (AM Ch. 9, K Ch. 7) Electron Bragg reflection (AM Ch. 9, K Ch. 7). Metals and insulators (K Ch. 7) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Sommerfeld integral (AM Ch. 2) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Tight binding (AM Ch 10) Exercise: weak-electron method in an FCC crystal (AM Ch. 9 ex. 3) Tight binding (AM Ch 10). Exercise: tight binding method applied to a SC crystal Tight binding: polyacetylene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands, Dirac cone, massless relativistic fermions, hexagonal boron nitride (lecture notes) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12): filled bands, holes, effective mass Boltzmann equation part I (GPP 11.3) Boltzmann equation part II (GPP 11.3) Static conductivity in metals (GPP 11.4) Semiconductors: main properties (GPP 13.1, AM Ch. 28) Number of carriers in thermal equilibrium: the intrinsic case (AM Ch. 28; GPP 13.1) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2, BG 11.3.1) and impurities (BG 11.3.1) Conduction band electrons and Landau levels in three dimensions (BG 9.6, GPP 15.2) Doping: donors and acceptors. Level statistics (AM 28, GPP 13.2) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) AM: N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing international series.
(Date degli appelli d'esame)
K: C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, J. Wiley & Sons, New York GPP: G. Grosso, G. Pastori Parravicini, Solid state physics, Giuseppe Grosso, Giuseppe Pastori Parravicini. - 2. ed. - Oxford : Academic Press, 2014 BG: F. Bassani, U. M. Grassano, Fisica dello Stato Solido, Bollati Boringhieri, Torino |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055356 -
COMPUTING METHODS FOR PHYSICS
(obiettivi)
Il principale obiettivo di Computing Methods for Physics è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti,
usati nell'ambito della ricerca attuale. Il corso è strutturato con quattro canalizzazioni, con contenuti alquanto diversi. Il primo canale mira a familiarizzare gli studenti con le moderne tecniche di programmazione usate nell'analisi dati. Nella prima parte del corso, sarà presentato il C++ e la programmazione object-oriented e saranno risolti problemi di fisica con i Strategy and Composition patterns. Sarà discusso ROOT ed usato per l'analisi dei dati e l'immagazzinamento persistente di dati. Nella seconda parte del corso verrà introdotto il Python ed i package NumPy e SciPy. Il package MatPlotLib verrà usato per la visualizzazione ed animazione dei dati. Il corso tratta anche brevemente i concetti del machine learning applicati alla fisica delle alte energie. Lo scopo del secondo canale è quello di fornire sia le conoscenze di base teoriche, sia una diretta conoscenza pratica di due approcci numerici, che sono correntemente utilizzati nel campo della fisica della materia condensata: a) la teoria del funzionale densità e la teoria del pseudopotenziale, due ingredienti cruciali per ottenere predizioni da principi primi di stati elettronici, energie strutturali e forze interatomiche in molecole e solidi; b) i diversi metodi di Monte Carlo quantistico --- variazionale, diffusivo, basato sul path-integral --- applicati allo studio numerico di sistemi quantistici a molti corpi (l'elio liquido o solido, il gas di elettroni, elettroni in atomi e molecole). Il terzo canale ha come scopo quello di fornire alcune tecniche di calcolo numerico e alcuni metodi di approssimazione utilizzati in fisica. Ha una valenza interdisciplinare dato che tali tecniche sono impiegate in diversi ambiti di fisica, spaziando dalla fisica teorica delle particelle elementari, alla meccanica statistica e alla fisica dello stato condensato. L'approccio è pratico: le diverse tecniche verranno applicate a problemi concreti di fisica. Il quarto canale del corso si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.
Canale: 1
-
RAHATLOU SHAHRAM
(programma)
Il corso e' in inglese. Include: Programmazione ad oggetti e applicazioni in C++; Introduzione al Python; Montecarlo Methods; Scripting languages; Cenni a tecniche di Machine Learning;
Note del docente. Durante il corso verra fornito del materiale.
(Date degli appelli d'esame)
Python for Data Analysis, 2nd Edition, by W. McKinney, O'Reilly Media Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn and TensorFlow, by Aurélien Géron, O'Reilly Media
Canale: 2
-
CRISANTI ANDREA
(programma)
Sviluppi Perturbativi
Sviluppi Asintotici Espansioni Asintotiche di Integrali Espansioni Perturbative e Teoria Diagrammatica Advanced Mathematical Methods For Scientists and Engineers
(Date degli appelli d'esame)
C. Bender and S.A. Orszag (Springer, 1999) Perturbation Methods Ali. H. Nayfeh (Wiley, 2000) Asymptotic Expansions of Integrals N. Bleistein and R. A. Handelsman (Dover, 1986) Des phenomenes critiques aux champs de jauge, Michel Le Bellac InterEditions/Editions du CNRS (1988) Quantum Field Theory and Critical Phenomena, J. Zinn-Justin Oxford Science Publications (2002) Path Integrals in Quantum Mechanics, J. Zinn-Justin Oxford University Press (2005) Quantum Field Theory of Non-equilibrium States, J. Rammer Cambridge University Press (2007) Making sense of the Legendre Transform, R.K.P. Zia, E.F. Redish and S.R. McKay Am. J. Phys. 77, 614 (2009); http://dx.doi.org/10.1119/1.3119512 Functional evaluation of the effective potential, R. Jackiw Phys. Rev. D 9, 1686 (1974) Effective action for composite operators, J.M. Conrwall, R. Jackiw and E. Tomboulis Phys. Rev. D 10, 2428 (1974)
Canale: 3
-
BACHELET GIOVANNI BATTISTA
(programma)
Metodi numerici odierni per lo studio di sistemi quantistici a molti corpi (funzionale densita’, pseudopotenziali, Monte Carlo quantistico) e loro applicazioni a problemi attuali di fisica dello stato solido e dei fluidi quantistici. Le modalità di accesso per gli studenti che seguono a distanza, insieme a molti altri dettagli sul programma, si trovano su http://www.giovannibachelet.it/CMP-20-21/syllabus2021.html .
1) Iterative minimization techniques for ab initio calculations: molecular
(Date degli appelli d'esame)
dynamics and conjugate gradients, M.C. Payne et al, Rev.Mod.Phys. 64, 1046-1097 (1992); 3) Quantum Monte Carlo simulations of solids, W.M.C. Foulkes et al, Rev.Mod.Phys. 73, 33-83 (2001); 4) Applications of quantum Monte Carlo methods in condensed systems, Jindrich Kolorenc and Lubos Mitas, Rep.Prog.Phys. 74, 026502 (28pp) (2011).
Canale: 4
-
DE MICHELE CRISTIANO
(programma)
Il corso è dedicato allo studio di sistemi a molti corpi classici attraverso tecniche di simulazione numerica al calcolatore. Verranno discusse le simulazioni di dinamica molecolare (MD) e quelle Monte Carlo (MC) nell'ambito di un paradigma di programmazione oggetti, con particolare rifermento al linguaggio C++. Gli argomenti proposti durante il corso includono i seguenti:
- paradigma a oggetti: incapsulamento, ereditarietà, overloading e programmazione generica - introduzione al linguaggio di programmazione C++ - scrittura di un codice di simulazioni in C++ - linguaggio Python: uno strumento efficace per analizzare i dati di simulazioni numeriche - richiami di meccanica statistica classica - potenziali di interazione tipici - risoluzione delle equazioni del moto con algoritmi simplettici - integratori con passi di integrazione multipli - algoritmi per il controllo della temperatura e pressione - algoritmi per la trattazione dei vincoli olonomi - dinamica dei corpi rigidi - dinamica browniana - dinamica event-driven - metodi Monte Carlo - metodi per il calcolo della energia libera - umbrella sampling ed eventi rari Teoria --------- - Understanding Molecular Simulation, D. Frenkel and B. Smit, Academic Press - Computer Simulation of Liquids, M. P. Allen and D. J. Tildesley, Clarendon Press - Oxford - The Art of Molecular Dynamics Simulation, D. C. Rapapaport, Cambridge University Press - Theory of Simple Liquids, J.-P. Hansen and I. R. McDonald, Academic Press - Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation, Mark Tuckerman, Oxford Graduate Press - Oxford Libri sul C++ ---------------- - C++ How to program (5th edition), H. Deitel and P. Deitel, Prentice Hall [Libro introduttivo, adegauto per che è alle prime armi con C++] - The C++ Programming Language (4th edition), Bjarne Stroustrup, Addison-Wesley Professional [Libro di riferimento, è l'equivalente del libro di Kernighan-Ritchie per il linguaggio C] - Effective Modern C++, Scott Meyers, O'Reilly Media [Per chi conosce già il C++03 e vuole passare al C++ moderno ovvero agli standard C++11 e C++14] |
6 | INF/01 | 24 | 36 | - | - | Attività formative affini ed integrative | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055349 -
PHYSICS LABORATORY I
(obiettivi)
Gli obiettivi principali di Physics Laboratory I sono:
i) apprendimento dei principi fisici sull'interazione fra radiazione elettromagnetica o particelle e la materia, dei principi di funzionamento di sorgenti di particelle e di rivelatori; ii) apprendimento di tecniche di laboratorio e delle loro basi teoriche, ai fini della realizzazione di un'esperienza di laboratorio nel successivo corso di Physics Laboratory II. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di comprensione delle tecniche sperimentali per lo studio dei fenomeni relativi collegati (a seconda del canale scelto) alla fisica delle particelle, alla fisica della materia condensata e della biofisica. Inoltre gli studenti saranno capaci di: - identificare le assunzioni alla base di un esperimento di fisica - identificare e spiegare i limiti delle ipotesi su cui si basa una tecnica sperimentale. L'insegnamento e' erogato in tre canali corrispondenti a tre diversi indirizzi. Un canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica sperimentale delle particelle elementari. Per tale canale, al termine del corso, lo studente conoscera' i principi di funzionamento di rivelatori a gas, di rivelatori a stato solido, calorimetri elettromagnetici, tecniche di identificazione di particelle (anche basate su effetto Cherenkov), spettrometri magnetici e rivelatori di fotoni (PMT, fotodiodi e simili). Un secondo e terzo canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica della materia condensata. Per tali canali, al termine del corso, lo studente conoscera' i fondamenti delle tecniche di diffrazione con elettroni e raggi x, di microscopia a scansione su scala atomica, di spettroscopia ottica e Raman, di spettroscopia elettronica di fotoemissione, luce di sincrotrone e assorbimento di raggi x.
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
0) Generalità su rivelazione radiazione, struttura esperimenti HEP, unità di misura, unità naturali.
1) Interazione radiazione con la materia. a) sezione d'urto, cammino libero medio, radioattività, cenni a sorgenti di particelle. b) particella cariche, perdita di energia per ionizzazione, scattering coulombiano multiplo, Bremsstrahlung, lunghezza di radiazione, perdite di energia per irraggiamento, effetto Cherenkov. c) fotoni, produzione di coppie, effetto fotoelettrico, effetto Compton, cascate elettromagnetiche d) interazioni di neutroni 2) Generalità sui rivelatori di particelle: risoluzione, tempo di risposta, efficienza. 3) Rivelatori a gas a) Ionizzazione nei gas, diffusione di ioni ed elettroni, velocità di drift, moltiplicazione, cenni a streamer e a Geiger. b) contatori proporzionale, multiwire PC c) camere a drift, time projection chambers d) cenni ad altri rivelatori a gas: multi-patterned gas counter (GEM). 4) Rivelatori a semiconduttore. a) giunzione p-n, polarizzazione inversa, rivelatori di posizione, rivelatori a microstrip b) rivelatori al Germanio per spettroscopia nucleare. 5) Spettrometro. Misura di quantità di moto in campo magnetico. Vari tipi di magneti per esperimenti a bersaglio fisso e a collisori. 6) Contatori a scintillazione. Scintillatori organici e inorganici. Fotomoltiplicatore, guadagno, circuito di polarizzazione. Raccolta di luce: guide di luce e wavelength shifter. 7) Contatori Cherenkov (a soglia). Contatori Cherenkov differenziali. 8) Generalità sui calorimetri in fisica . a) calorimetri elettromagnetici, dimensioni della cascata, fluttuazioni nella risoluzione, misure di posizione b) cascata adronica, cenni alla compensazione adronica. c) contributi alla risoluzione di un calorimetro, calorimetri omogenei, calorimetri con raccolta di carica, calorimetri con fibre scintillanti. 9) Formazione segnali nei rivelatori di particelle 10) Elettronica digitale per esperimenti di alte energie (elettronica modulare NIM e VME). ADC e TDC. 11) cenni all'analisi statistica dei dati. G. F. Knoll Radiation Detection and Measurement
(Date degli appelli d'esame)
J.D.Jackson Classical electrodynamics L.Rolandi W. Blum, Particle detection with drift chambers R.Wigmans, Calorimetry L.Bianchini, Selected exercises in particle and nuclear physics.
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
1. La diffrazione da cristalli Breve introduzione ai sistemi cristallini - Reticoli di Bravais - Simmetrie - La diffrazione, la diffusione Thomson, il fattore di struttura; tecniche di diffrazione di raggi X, con fotoni, elettroni, nutroni [es. Kittel, cap. 1,2] 2. Tecniche di visualizzazione e spettroscopia su scala nanometrica Microscopia e spettroscopia a scansione ad effetto tunnel (STM/STS) - Microscopia a forza atomica (AFM) [dispense sul sito; Wiesendanger, cap. 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7] 3. Tecniche di spettroscopia anelastica Diffusione dei neutroni anelastica - Diffusione della luce: Rayleigh e Raman - Cenno alla diffusione anelastica di raggi X [dispense sul sito] 4. Generalità sulla spettroscopia Grandezze e unità di misura - Elementi di teoria della risposta lineare - Grandezze spettroscopiche complesse e loro relazioni - La funzione dielettrica complessa - Riflettività e coefficiente di assorbimento [es. Wooten, cap. 2,3; Kittel, cap. 3,4; dispense sul sito] 5. Struttura a bande di sistemi cristallini esemplari, metalli (semplici, nobili, di transizione), semiconduttori (gruppo IV, III-V), grafene e grafite, nitruro di boro [es. Bassani, cap. 4] 6. Spettroscopia ottica Assorbimento e di riflettività - Sorgenti di radiazione elettromagnetica – Principio di funzionamento di un laser - La radiazione di sincrotrone - Analizzatori spettrali: monocromatori e interferometri - Rivelatori della radiazione e. m. [es. Wooten cap. 5,9; Bassani, cap. 5; dispense sul sito] 7. La spettroscopia di fotoemissione e l'assorbimento di raggi X La fotoemissione - XPS ed UPS - ARPES - Assorbimento di raggi X, tecniche XAS (NEFAXS) ed EXAFS [dispense sul sito; Mariani-Stefano cap. del libro] 8. Elementi di tecnica del vuoto Misura delle basse pressioni - Pompe, linee da vuoto, vacuometri [dispense sul sito] - F. Bassani, G. Pastori-Parravicini, “Electronic States and Optical Transitions in Solids”, capitoli 4, 5.
(Date degli appelli d'esame)
- C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008, capitoli 1, 2, 3, 4. - Carlo Mariani and Giovanni Stefani, “Photoemission Spectroscopy: Fundamental Aspects”, Chapter 9, pp. 275-317, in Synchrotron Radiation: Basics, Methods and Applications. Editors: Settimio Mobilio, Federico Boscherini, Carlo Meneghini. Springer, 2015. doi:10.1007/978-3-642-55315-8 - R. Wiesendanger, “Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy”, capitoli 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7 - F. Wooten, "Optical Properties of Solids", Academic Press, 1972; capitoli 2, 3, 5, 9 - dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
ORTOLANI MICHELE
(programma)
Tecniche di imaging per la biofisica:
- Microscopia ottica, limite di diffrazione e super-risoluzione - Microscopia in fluorescenza - Microscopia elettronica (SEM) - Microscopia a forza atomica (AFM) - Microscopia in campo vicino (SNOM) Tecniche strutturali per la biofisica: - Diffrazione a raggi X (cristallografia di proteine) - Spettroscopia vibrazionale (IR and Raman) - Microscopia elettronica in trasmissione criogenica (Cryo-TEM) Tecniche diagnostiche e funzionali basate su principi fisici avanzati: - amplificazione genica (PCR) - immunofluorescenza - sensori a plasmone di superficie (SPR) super-resolution microscopy
(Date degli appelli d'esame)
https://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epjh/e2012-20060-1.pdf |
6 | FIS/01 | 48 | - | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
10596041 -
CONDENSED MATTER PHYSICS II
(obiettivi)
1) Conoscenze e capacità di comprensione:
Nel corso di Condensed Matter II viene fornita un’introduzione teorica a strumenti e fenomeni della moderna fisica della materia condensata, collegati con l’interazione elettrone-elettrone. Vengono inoltre forniti esempi di applicazione dei metodi teorici di fisica della materia condensata a problemi reali di ricerca. 2) Conoscenze e capacità di comprensione applicate Le lezioni di introduzione teorica saranno corredate da esercizi analitici e numerici che trattano argomenti di interesse attuale per la ricerca in fisica della materia condensata. 3) Capacità critiche e di giudizio: Al termine del corso gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo ed abilità di “problem-solving” relative al campo della fisica della materia condensata, con l’obiettivo di essere in grado di comprendere e modellizzare fenomeni di interesse fondamentale e applicativo.
-
BOERI LILIA
(programma)
Interacting Electrons:
Hartree Approximation; Hartree–Fock Approximation; Koopmans’ Theorem; Hartree–Fock Approximation for the 3D Electron Gas; Total Exchange Energy of the 3DEG in the Hartree–Fock Approximation; Density Functional Theory; Kohn–Sham Single-Particle Equations; Local-Density Approximation; Density–Density Response Function and Static Screening; Thomas–Fermi Approximation; Lindhard Approximation); DFT for inhomogeneous classical liquids. Magnetism: Basics; Classical Theory of Magnetism; Quantum Theory of Magnetism of Individual Atoms; Quantum Diamagnetism; Quantum Paramagnetism; Quantum Spin;The Hubbard Model and Mott Insulators; Magnetically Ordered States and Spin-Wave Excitations; Ferromagnets; Antiferromagnets; Magnetism in one dimension. Integer Quantum Hall Effect – Hall-Effect Transport in High Magnetic Fields; Why 2D Is Important; Why Disorder and Localization Are Important; Classical and Semiclassical Dynamics; Classical Dynamics; Semiclassical Approximation; Quantum Dynamics in Strong B Fields; IQHE Edge States; Semiclassical Percolation Picture of the IQHE; Anomalous Integer Quantum Hall Sequence in Graphene; Magnetic Translation Invariance and Magnetic Bloch Bands; Simple Landau Gauge Example; Quantization of the Hall Conductance in Magnetic Bloch Bands. Anderson Localization and Disorder: Basic Concepts. Ashcroft and Mermin, Solid State Physics, Addison Wesley.
(Date degli appelli d'esame)
Girvin Yang, Modern Condensed Matter Physics, Cambridge University Press (consigliato ma non necessario). Materiale e appunti addizionali saranno disponibili sulla pagina elearning del corso. |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1901 -
ENGLISH LANGUAGE
(obiettivi)
Fornire agli studenti le basi linguistiche più comuni per orientarsi nell'ambito della comunicazione scientifica scritta ed orale.
|
4 | 40 | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
10589922 -
PHYSICS LABORATORY II
(obiettivi)
Introduzione degli studenti ad un reale ambiente di ricerca, al lavoro di equipe, alla condivisione di compiti e allo sfruttamento efficace delle diverse competenze e interessi attraverso l’applicazione delle metodiche sperimentali specifiche apprese nel precedente corso di Physics Laboratory I. Capacità di ripetere, sotto la supervisione di uno dei docenti, un esperimento tipico della fisica moderna (diverso per ciascun gruppo di 2-3 studenti) e di comprenderne a fondo e presentarne i risultati: rimessa in funzione o montaggio ex novo dell’apparato sperimentale, presa dati, programmi di acquisizione, aggiornamento o scrittura di programmi di analisi dati e infine interpretazione e discussione dei risultati, con redazione in forma di nota scientifica del lavoro svolto e sua presentazione in forma orale.
A conclusione del corso, gli studenti saranno capaci di: - selezionare la bibliografia rilevante per un esperimento di fisica - preparare un manoscritto nello stile di un articolo scientifico su rivista usando un appropriato software per la scrittura scientifica - pianificare e condurre un esperimenti di fisica usando le corrette procedure di laboratorio (annotazione su giornale di laboratorio, procedure di sicurezza)
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo.
- Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
(Date degli appelli d'esame)
-
D'AGOSTINI GIULIO
(programma)
Programma insegnamento
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo. - Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
https://sites.google.com/a/uniroma1.it/gianlucacavoto-eng/home
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
Tesine sperimentali di Fisica della Materia. Studio sperimentale di sistemi a bassa dimensione e nanostrutture, tramite tecniche di diffrazione, spettroscopia elettronica e ottica. Ambiente di ultra-alto-vuoto, diffrazione elastica di elettroni lenti, spettroscopia elettronica di fotoemissione. Attività di laboratorio in piccoli gruppi presso i laboratori sperimentali di Fisica della Materia del Dipartimento (https://www.phys.uniroma1.it/fisica/ricerca/aree-tematiche-e-gruppi-di-ricerca/struttura-materia-e-fisica-biosistemi). - articoli scientifici riguardanti le tecniche sperimentali specifiche del laboratorio, forniti dai docenti di riferimento del laboratorio scelto
(Date degli appelli d'esame)
- dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
GIANSANTI ANDREA
(programma)
Diversi temi e modelli presi dalla biofisica teorica, bioinformatica e genomica strutturale vengono proposti agli studenti sotto forma di problemi biologici da esplorare e risolvere usando programmi di calcolo (in silico) Una lista di temi proposti di recente comprende: dinamica stocastica di reazioni chimiche (algoritmo di Gillespie), codon bias, predittori di disordine intrinseco nelle proteine, clustering superparamagnetico e analysis di componenti principali.
K.A.Dill & S. Bromberg, Molecular Driving Forces, Garland Science, 2nd ed. 2011.
R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, H. Garcia, Physical Biology of the Cell, 2nd ed. Garland Science (Taylor and Francis), 2012. R. Phillips & R. Milo, Cell Biology by the Numbers, Garland Science, 2016. (http://book.bionumbers.org ) [W] Waigh_T.A., Applied Biophysics, Wiley, 2007. M. Griebel, S. Kanpek and G. Zumbusch, Numerical Simulation in Molecular Dynamics, Springer, (2007). PG Higgs, TK Attwood, Bioinformatics and Molecular Evolution, Blackwell, 2006. Mathematical backbone and proofs R Durbin, Eddy, Krogh, Michison. Biological Sequence Analysis. CUP, 1999. S. Bassi, Python for Bioinformatics.2nd Ed. CRC Press, 2018.
-
NUCARA ALESSANDRO
(programma)
Attività pratica in laboratorio in piccoli gruppi (2-5 studenti) sotto la supervisione di un tutor. Il lavoro in laboratorio consisterà nello svolgere attività pratica con alcune delle tecniche più comuni impiegate per la caratterizzazione spettroscopica e strutturale dei sistemi di materia soffice biologica (scattering della luce, fluorescenza, spettroscopia infrarossa, dicroismo circolare, microscopia a forza atomica, microscopia elettronica, risonanza magnetica nucleare, spettroscopia dielettrica).
Nei differenti laboratori gli studenti lavorano su problemi aperti di fisica moderna. B.J. Berne, R. Pecora "Dynamic light scattering", Dover
(Date degli appelli d'esame)
K.S.Schmitz "Dynamic light Scattering by Macromolecules", Academic Press M.Muller "Introduction to Confocal Fluorescence", SPIE Press E. Hecht "Optics", Addison Wesley P.Eaton & P. West "Atomic force microscopy", Oxford Univ. Press |
9 | FIS/01 | - | - | 108 | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1821 -
INTERNSHIP
(obiettivi)
Scopo del corso è fornire le competenze pratiche necessarie per fare una Tesi di ricerca. Al termine del corso lo studente deve essere in grado di iniziare a lavorare al progetto diTesi. Le abilità metodologiche dipendono dallo studente e dal tipo di Tesi. Un elenco non esaustivo è l'uso del computer e dei principali programmi e/o della strumentazione comunemente usata in laboratorio.
-
MARIANI CARLO
(programma)
Il programma dipende dallo studente e dal tipo di tesi. Acquisizione di metodologie teoriche o sperimentali al fine di completare il lavoro di tesi di laurea.
Si richiede che lo studente contatti il docente con alcuni mesi di anticipo. Saranno anche valutate esperienze precedenti che riguardino ricerche nel campo della fisica, ad esempio tirocini in laboratori di ricerca. Il testo assegnato e la bibliografia dipendono dallo specifico campo di ricerca. Articoli scientifici da riviste e rassegne internazionali.
(Date degli appelli d'esame)
|
3 | - | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
AAF1903 -
THESIS PROJECT
(obiettivi)
La prova finale consiste nella discussione di una tesi di laurea
magistrale, costituita da un documento scritto, eventualmente in lingua inglese, che presenta i risultati di uno studio originale condotto su un problema di natura applicativa, sperimentale o di ricerca.La preparazione della tesi si svolge sotto la direzione di un relatore (che può essere un docente del corso di laurea magistrale, o di altri corsi di studio italiani o stranieri o di un ente di ricerca italiano o straniero) e si svolge di norma nel secondo anno del corso, occupandone circa la metà del tempo complessivo. |
38 | - | - | - | - | Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c) | ENG |
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1055345 -
RELATIVISTIC QUANTUM MECHANICS
(obiettivi)
Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per il calcolo di sezioni d’urto di processi relativi all’Elettrodinamica Quantistica, nell’approssimazione più bassa (diagrammi di Feynman senza loop). Queste capacità saranno sviluppate grazie all’esecuzione di problemi in classe
Canale: 1
-
BONCIANI ROBERTO
(programma)
Ripasso di Relativita' Speciale e Teoria dei Campi classici. Simmetrie e teorema di Noether. Tensore energia impulso. Tensore del Momento Angolare.
Equazione di Klein-Gordon. Quantizzazione del campo scalare reale e complesso. Operatori di creazione e distruzione. Regole di commutazione. Cariche conservate. Antiparticelle. Forma covariante delle Equazioni di Maxwell. Invarianza di gauge. Quantizzazione del Campo Elettromagnetico nel vuoto. Energia e impulso del Campo Elettromagnetico. Spin del fotone. Equazione di Dirac. Spin. Invarianza relativistica. Proprieta' delle matrici gamma. Soluzione dell'equazione di Dirac per la particella libera. Momento magnetico anomalo dell'elettrone. Quantizzazione del campo di Dirac. Statistica di Fermi Dirac. Propagatore per i campi scalare, di Dirac e Elettromagnetico. Interazioni elettromagnetiche. Sostituzione minimale. Invarianza di Gauge. Elettrodinamica quantistica (QED). Evoluzione temporale dei sistemi quantistici. Matrice S. Equazione di Dyson. Processi di Scattering. Teorema di Wick e regole di Feynman per la QED. Calcolo di processi elettromagnetici:sezioni d'urto di Mott e di Rutherford; e+e-→μ+μ-e^+ e^- \to \mu^+ \mu^-; Compton scattering. "Relativistic Quantum Mechanics - An Introduction to Relativistic Quantum Fields", L. Maiani and O. Benhar, CRC Press, Taylor & Francis Inc. (2016).
(Date degli appelli d'esame)
"A Modern Introduction to Quantum Field Theory", Michele Maggiore, Oxford University Press (2005). "An Introduction to Quantum Field Theory", M. E. Peskin and D. V. Schroeder, Taylor & Francis Inc. (1995). (first 3 chapters) "Relativistic Quantum Mechanics", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). "Relativistic Quantum Fields", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). (first 4 chapters). "Quantum Field Theory", vol.1, S. Weinberg, Cambridge University Press (1995).
Canale: 2
-
POLOSA ANTONIO DAVIDE
(programma)
Richiami di Meccanica classica
L'equazione di Klein Gordon e i campi scalari. La Lagrangiana dell'elettromagnetismo e le equazioni di Maxwell. Tensore em e suo duale. Operazioni di simmetria. Parita`. Rotazioni e Boost. Trasformazioni di Lorentz. Trasformazioni di Lorentz sul tensore elettromagnetico. Generatori delle trasformazioni e formula BHC. Simmetria U(1) e elettrodinamica scalare. Teorema di Noether. Campi e sorgenti. Il propagatore di Feynman. Attrazione fra cariche uguali nel campo scalare. Particelle reali e virtuali. Scattering di un pione positivo in un campo esterno. Isospin e modello sigma lineare: scattering elastico pione-pione. Particelle instabili e vita media. Campi e operatori di creazione/distruzione. Localita'. Stati in- e out-. Teoria della matrice S. Campi interpolanti e la matrice U. Il propagatore di Feynman nella teoria dei campi quantistica. Regole di Feynman. La nozione di sezione d'urto e la derivazione delle formula generali per sezioni d'urto e rate di decadimento. Particelle spin 1/2 e Equazione di Dirac. 4-spinori. Matrici gamma. Trasformazioni di Lorentz di quadrispinori. Particelle e antiparticelle. L'operatore di Pauli-Lubanski. Elicita` e chiralita`. Coniugazione di carica di spinori. Localita' per i campi fermionici. Anticommutatori. Cenni sulla teoria di Fermi del decadimento beta. Campi a spin 1 con massa. L'equazione di Proca. Campi a spin 1 senza massa. Gauge fixing. Somma sulle polarizzazioni. Identita` di Ward. Lo scattering Rutherford in QED. Il propagatore del fotone. Scattering Compton - anche con l'uso di FORM. Derivazione della formula di Klein Nishijma con le polarizzazioni. Caso non relativistico. Calcolo di e+e- -- mu+ mu- L'atomo di idrogeno: correzioni relativistiche ai livelli. S.M. Bilenky, {\it Introduction to Feynman Diagrams}, Pergamon Press
(Date degli appelli d'esame)
B. De Wit and J. Smith, {\it Field Theory in Particle Physics}, North Holland C. Itzykson and J.B Zuber, {\it Quantum Field Theory}, Mc Graw-Hill R. Feynman, {\it The Theory of Fundamental Processes}, Addison-Wesley G. 't Hooft and M. Veltman, {\it Diagrammar}, CERN-Yellow Book L. Maiani and O. Benhar, {\it Relativistic Quantum Mechanics}, CRC J.J. Sakurai, {\it Advanced Quantum Mechanics}, Addison Wesley M. Veltman, {\it Diagrammatica}, Cambridge J. Vermaseren, FORM, {\tt https://www.nikhef.nl/~form/maindir/maindir.html} S. Weinberg, {\it The Quantum Theory of Fields I}, Cambridge A. Zee, {\it Quantum Field Theory in a Nutshell}, Princeton |
6 | FIS/02 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055344 -
CONDENSED MATTER PHYSICS
(obiettivi)
Il corso di Materia Condensata si propone di fornire le conoscenze necessarie sui solidi per comprendere le loro caratteristiche sia dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici e reticolari In particolare, verranno studiate la struttura a bande elettronica e le proprietà di vibrazione dei solidi. Verranno approfonditi i temi del calore specifico reticolare ed elettronico, del trasporto, e delle caratteristiche principali dei semiconduttori.
Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia consensata. Queste doti e abilità saranno verificate periodicamente grazie all’esecuzione di problemi in classe.
Canale: 1
-
CAPRARA SERGIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
N.W. Ashcroft, N.D, Mermin, “Solid State Physics”, Holt-Saunders Int. Ed. 1981
(Date degli appelli d'esame)
C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008 J. M. Ziman-Principles of the Theory of Solids - Cambridge University Press, 1979 M.L. Cohen, S.G. Louie, Condensed Matter Physics - Cambridge University Press, 2016
Canale: 2
-
POLIMENI ANTONIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
Bravais lattice in 2D and 3D. Primitive vectors and primitive unit cell. Wigner-Seitz unit cell. Conventional unit cell. Basis. Examples: graphene, graphite, cubic lattices (face-centered and body-centered cubic cell). AM: Ch. 4, GPP: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 1 Examples: simple hexagonal and hexagonal close-packed structure. Lattice planes and Miller indexes. Reciprocal lattice as Fourier transform of direct lattice. Examples and Brillouin zone. Family of lattice planes and reciprocal lattice vectors. AM Ch. 4 and 5, K Ch. 1 and 2, GPP Ch. 2.4 and 2.5 Diffraction: x-ray, neutrons and electrons. Laue diffraction and reciprocal lattice. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.2 K: Ch. 2. Laue and Bragg diffraction. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 2 Structure factor: geometrical structure factor + atomic form factor (examples). AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.4-2.5, K: Ch. 2. Ewald sphere and different experimental configurations. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Exercises. AM: Ch. 6, K: Ch. 2. Born-Oppenheimer approximation. GPP: Ch. 8.1 and 8.2, BG: Ch. 3.1, 3.2, 3.3 Motion equations of a linear chain and dynamical matrix. GPP: Ch. 9.1, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: elemental unidimensional lattice. Dispersion relation and density of states. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: unidimensional lattice with basis. Dispersion relation. Acoustic and optical modes. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Summary of acoustic and optical modes in a linear chain with basis. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Exercise on linear chain featuring nth-nearest neighbor interaction. Quantization of the elastic field and phonons (GPP: Ch. 9.4, AM: Ch. 23) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22). Dynamical matrix in three-dimensions and its Hermitian character (GPP9.3, AM Ch. 22) Specific heat: classical and quantum-mechanical treatment. Debye and Einstein models. AM: Ch. 23, K: Ch. 5, GPP: Ch. 9.5, BG: Ch. 8.1 Debye temperature and chemical trends (examples: diamond, germanium, silicon, graphene). Phonon modes in bidimensional CuO2 Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Specific heat of a two-dimensional square lattice (lecture notes). Bloch’s theorem: I proof (AM Ch 8) Bloch’s theorem: II proof (K Ch. 7) Kronig-Penney model (K Ch. 7) Energy banfìds (K Ch. 7) Central equation (K Ch 7) Central equation and empty lattice approximation(K Ch 7) Weak potential approximation: perturbative approach (AM Ch. 9, K Ch. 7). Weak potential approximation and band gap opening (AM Ch. 9, K Ch. 7) Electron Bragg reflection (AM Ch. 9, K Ch. 7). Metals and insulators (K Ch. 7) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Sommerfeld integral (AM Ch. 2) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Tight binding (AM Ch 10) Exercise: weak-electron method in an FCC crystal (AM Ch. 9 ex. 3) Tight binding (AM Ch 10). Exercise: tight binding method applied to a SC crystal Tight binding: polyacetylene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands, Dirac cone, massless relativistic fermions, hexagonal boron nitride (lecture notes) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12): filled bands, holes, effective mass Boltzmann equation part I (GPP 11.3) Boltzmann equation part II (GPP 11.3) Static conductivity in metals (GPP 11.4) Semiconductors: main properties (GPP 13.1, AM Ch. 28) Number of carriers in thermal equilibrium: the intrinsic case (AM Ch. 28; GPP 13.1) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2, BG 11.3.1) and impurities (BG 11.3.1) Conduction band electrons and Landau levels in three dimensions (BG 9.6, GPP 15.2) Doping: donors and acceptors. Level statistics (AM 28, GPP 13.2) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) AM: N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing international series.
(Date degli appelli d'esame)
K: C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, J. Wiley & Sons, New York GPP: G. Grosso, G. Pastori Parravicini, Solid state physics, Giuseppe Grosso, Giuseppe Pastori Parravicini. - 2. ed. - Oxford : Academic Press, 2014 BG: F. Bassani, U. M. Grassano, Fisica dello Stato Solido, Bollati Boringhieri, Torino |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055349 -
PHYSICS LABORATORY I
(obiettivi)
Gli obiettivi principali di Physics Laboratory I sono:
i) apprendimento dei principi fisici sull'interazione fra radiazione elettromagnetica o particelle e la materia, dei principi di funzionamento di sorgenti di particelle e di rivelatori; ii) apprendimento di tecniche di laboratorio e delle loro basi teoriche, ai fini della realizzazione di un'esperienza di laboratorio nel successivo corso di Physics Laboratory II. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di comprensione delle tecniche sperimentali per lo studio dei fenomeni relativi collegati (a seconda del canale scelto) alla fisica delle particelle, alla fisica della materia condensata e della biofisica. Inoltre gli studenti saranno capaci di: - identificare le assunzioni alla base di un esperimento di fisica - identificare e spiegare i limiti delle ipotesi su cui si basa una tecnica sperimentale. L'insegnamento e' erogato in tre canali corrispondenti a tre diversi indirizzi. Un canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica sperimentale delle particelle elementari. Per tale canale, al termine del corso, lo studente conoscera' i principi di funzionamento di rivelatori a gas, di rivelatori a stato solido, calorimetri elettromagnetici, tecniche di identificazione di particelle (anche basate su effetto Cherenkov), spettrometri magnetici e rivelatori di fotoni (PMT, fotodiodi e simili). Un secondo e terzo canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica della materia condensata. Per tali canali, al termine del corso, lo studente conoscera' i fondamenti delle tecniche di diffrazione con elettroni e raggi x, di microscopia a scansione su scala atomica, di spettroscopia ottica e Raman, di spettroscopia elettronica di fotoemissione, luce di sincrotrone e assorbimento di raggi x.
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
0) Generalità su rivelazione radiazione, struttura esperimenti HEP, unità di misura, unità naturali.
1) Interazione radiazione con la materia. a) sezione d'urto, cammino libero medio, radioattività, cenni a sorgenti di particelle. b) particella cariche, perdita di energia per ionizzazione, scattering coulombiano multiplo, Bremsstrahlung, lunghezza di radiazione, perdite di energia per irraggiamento, effetto Cherenkov. c) fotoni, produzione di coppie, effetto fotoelettrico, effetto Compton, cascate elettromagnetiche d) interazioni di neutroni 2) Generalità sui rivelatori di particelle: risoluzione, tempo di risposta, efficienza. 3) Rivelatori a gas a) Ionizzazione nei gas, diffusione di ioni ed elettroni, velocità di drift, moltiplicazione, cenni a streamer e a Geiger. b) contatori proporzionale, multiwire PC c) camere a drift, time projection chambers d) cenni ad altri rivelatori a gas: multi-patterned gas counter (GEM). 4) Rivelatori a semiconduttore. a) giunzione p-n, polarizzazione inversa, rivelatori di posizione, rivelatori a microstrip b) rivelatori al Germanio per spettroscopia nucleare. 5) Spettrometro. Misura di quantità di moto in campo magnetico. Vari tipi di magneti per esperimenti a bersaglio fisso e a collisori. 6) Contatori a scintillazione. Scintillatori organici e inorganici. Fotomoltiplicatore, guadagno, circuito di polarizzazione. Raccolta di luce: guide di luce e wavelength shifter. 7) Contatori Cherenkov (a soglia). Contatori Cherenkov differenziali. 8) Generalità sui calorimetri in fisica . a) calorimetri elettromagnetici, dimensioni della cascata, fluttuazioni nella risoluzione, misure di posizione b) cascata adronica, cenni alla compensazione adronica. c) contributi alla risoluzione di un calorimetro, calorimetri omogenei, calorimetri con raccolta di carica, calorimetri con fibre scintillanti. 9) Formazione segnali nei rivelatori di particelle 10) Elettronica digitale per esperimenti di alte energie (elettronica modulare NIM e VME). ADC e TDC. 11) cenni all'analisi statistica dei dati. G. F. Knoll Radiation Detection and Measurement
(Date degli appelli d'esame)
J.D.Jackson Classical electrodynamics L.Rolandi W. Blum, Particle detection with drift chambers R.Wigmans, Calorimetry L.Bianchini, Selected exercises in particle and nuclear physics.
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
1. La diffrazione da cristalli Breve introduzione ai sistemi cristallini - Reticoli di Bravais - Simmetrie - La diffrazione, la diffusione Thomson, il fattore di struttura; tecniche di diffrazione di raggi X, con fotoni, elettroni, nutroni [es. Kittel, cap. 1,2] 2. Tecniche di visualizzazione e spettroscopia su scala nanometrica Microscopia e spettroscopia a scansione ad effetto tunnel (STM/STS) - Microscopia a forza atomica (AFM) [dispense sul sito; Wiesendanger, cap. 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7] 3. Tecniche di spettroscopia anelastica Diffusione dei neutroni anelastica - Diffusione della luce: Rayleigh e Raman - Cenno alla diffusione anelastica di raggi X [dispense sul sito] 4. Generalità sulla spettroscopia Grandezze e unità di misura - Elementi di teoria della risposta lineare - Grandezze spettroscopiche complesse e loro relazioni - La funzione dielettrica complessa - Riflettività e coefficiente di assorbimento [es. Wooten, cap. 2,3; Kittel, cap. 3,4; dispense sul sito] 5. Struttura a bande di sistemi cristallini esemplari, metalli (semplici, nobili, di transizione), semiconduttori (gruppo IV, III-V), grafene e grafite, nitruro di boro [es. Bassani, cap. 4] 6. Spettroscopia ottica Assorbimento e di riflettività - Sorgenti di radiazione elettromagnetica – Principio di funzionamento di un laser - La radiazione di sincrotrone - Analizzatori spettrali: monocromatori e interferometri - Rivelatori della radiazione e. m. [es. Wooten cap. 5,9; Bassani, cap. 5; dispense sul sito] 7. La spettroscopia di fotoemissione e l'assorbimento di raggi X La fotoemissione - XPS ed UPS - ARPES - Assorbimento di raggi X, tecniche XAS (NEFAXS) ed EXAFS [dispense sul sito; Mariani-Stefano cap. del libro] 8. Elementi di tecnica del vuoto Misura delle basse pressioni - Pompe, linee da vuoto, vacuometri [dispense sul sito] - F. Bassani, G. Pastori-Parravicini, “Electronic States and Optical Transitions in Solids”, capitoli 4, 5.
(Date degli appelli d'esame)
- C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008, capitoli 1, 2, 3, 4. - Carlo Mariani and Giovanni Stefani, “Photoemission Spectroscopy: Fundamental Aspects”, Chapter 9, pp. 275-317, in Synchrotron Radiation: Basics, Methods and Applications. Editors: Settimio Mobilio, Federico Boscherini, Carlo Meneghini. Springer, 2015. doi:10.1007/978-3-642-55315-8 - R. Wiesendanger, “Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy”, capitoli 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7 - F. Wooten, "Optical Properties of Solids", Academic Press, 1972; capitoli 2, 3, 5, 9 - dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
ORTOLANI MICHELE
(programma)
Tecniche di imaging per la biofisica:
- Microscopia ottica, limite di diffrazione e super-risoluzione - Microscopia in fluorescenza - Microscopia elettronica (SEM) - Microscopia a forza atomica (AFM) - Microscopia in campo vicino (SNOM) Tecniche strutturali per la biofisica: - Diffrazione a raggi X (cristallografia di proteine) - Spettroscopia vibrazionale (IR and Raman) - Microscopia elettronica in trasmissione criogenica (Cryo-TEM) Tecniche diagnostiche e funzionali basate su principi fisici avanzati: - amplificazione genica (PCR) - immunofluorescenza - sensori a plasmone di superficie (SPR) super-resolution microscopy
(Date degli appelli d'esame)
https://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epjh/e2012-20060-1.pdf |
6 | FIS/01 | 48 | - | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1055348 -
MATHEMATICAL PHYSICS
(obiettivi)
Obiettivi generali: acquisire conoscenze sugli argomenti fondamentali della Fisica Matematica e sui metodi matematici relativi.
Obiettivi specifici: Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente conoscerà le basi della teoria dei sistemi dinamici, la struttura matematica del formalismo hamiltoniano e della teoria delle perturbazioni, i metodi di base per lo studio dal punto di vista della Fisica Matematica di alcuni aspetti della Fisica Moderna (Meccanica Statistica o Meccanica Quantistica). Applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che abbiano superato l'esame saranno in grado di: i) studiare problemi di stabilità dell’equilibrio; ii) utilizzare il metodo di Hamilton-Jacobi per la determinazione di integrali primi; iii) portare in variabili azione-angolo un sistema hamiltoniano integrabile; iv) applicare la teoria delle perturbazioni e i metodi ad essa collegati a specifici problemi fisici ottenendo informazioni qualitative e quantitative sul moto; v) affrontare in modo rigoroso alcuni problemi di Meccanica Statistica o di Meccanica Quantistica. Capacità critiche e di giudizio: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno le basi per riconoscere un approccio di tipo fisico-matematico ai problemi e analizzare analogie e differenze rispetto all'approccio tipico della Fisica Teorica Capacità comunicative: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno maturato la capacità di comunicare concetti, idee e metodologie della fisica matematica. Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o impartito in altri insegnamenti, relativo ad aspetti più specialistici dei metodi della fisica matematica.
Canale: 1
-
CAGLIOTI EMANUELE
(programma)
Sistemi dinamici: elementi di base; teorema di Ponicarè Bendixon;
stabilità ed instabilità ; funzione di Liapunov. Sistemi hamiltoniani e principio della media: richiami sui sistemi hamiltoniani; metodo di Hamilton-Jacobi - moti quasi periodici; teorema della media; teoria adiabatica; teoria canonica delle perturbazioni al primo ordine; esempi. Cenni di teoria ergodica: sistemi ergodici e mixing; esempi. Sistemi a molti corpi: Equazione di Liouville; Gerarchia BBGKY; Equazione di Vlasov; Equazione di Boltzmann; limite idrodinamico. Dispense del corso disponibili in rete: https://sites.google.com/site/ecaglioti/didattica/MR
(Date degli appelli d'esame)
Canale: 2
-
PANATI GIANLUCA
(programma)
Parte I. Sistemi dinamici
- Richiami sulle equazioni differenziali ordinarie - Equilibrio, stabilita' e stabilità asintotica - Teoremi di Lyapunov - Applicazione: sistema di Lotka-Volterra - Applicazione: oscillatore smorzato Parte II. Sistemi dinamici hamiltoniani - Ottica geometrica: funzionale di Fermat, raggio ottico, fronte d'onda - L'equazione del raggio ottico - Il principio di Huygens - Dall'ottica alla meccanica: il formalismo di Hamilton - Variabili azione-angolo; il teorema di Arnold-Liouville; applicazioni ed esempi - Teoria canonica delle perturbazioni al primo ordine - L'equazione di Hamilton-Jacobi Parte III Argomenti scelti di Meccanica Quantistica - Elementi di teoria degli operatori non limitati in spazi di Hilbert - Formulazione assiomatica della Meccanica Quantistica - Quantizzazione di Weyl - Simmetrie e topologia in fisica dello stato solido - Dispense (parziali) del corso distribuite dal docente
(Date degli appelli d'esame)
- A. Fasano and S. Marmi, Analytical Mechanics. Oxford University Press, 2006 - V.I. Arnold, Mathematical Methods in Classical Mechanics, 2nd edition. Springer-Verlag - A. Teta, A Mathematical Primer on Quantum Mechanics. Springer 2018 |
6 | MAT/07 | 48 | - | - | - | Attività formative affini ed integrative | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1901 -
ENGLISH LANGUAGE
(obiettivi)
Fornire agli studenti le basi linguistiche più comuni per orientarsi nell'ambito della comunicazione scientifica scritta ed orale.
|
4 | 40 | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
10589922 -
PHYSICS LABORATORY II
(obiettivi)
Introduzione degli studenti ad un reale ambiente di ricerca, al lavoro di equipe, alla condivisione di compiti e allo sfruttamento efficace delle diverse competenze e interessi attraverso l’applicazione delle metodiche sperimentali specifiche apprese nel precedente corso di Physics Laboratory I. Capacità di ripetere, sotto la supervisione di uno dei docenti, un esperimento tipico della fisica moderna (diverso per ciascun gruppo di 2-3 studenti) e di comprenderne a fondo e presentarne i risultati: rimessa in funzione o montaggio ex novo dell’apparato sperimentale, presa dati, programmi di acquisizione, aggiornamento o scrittura di programmi di analisi dati e infine interpretazione e discussione dei risultati, con redazione in forma di nota scientifica del lavoro svolto e sua presentazione in forma orale.
A conclusione del corso, gli studenti saranno capaci di: - selezionare la bibliografia rilevante per un esperimento di fisica - preparare un manoscritto nello stile di un articolo scientifico su rivista usando un appropriato software per la scrittura scientifica - pianificare e condurre un esperimenti di fisica usando le corrette procedure di laboratorio (annotazione su giornale di laboratorio, procedure di sicurezza)
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo.
- Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
(Date degli appelli d'esame)
-
D'AGOSTINI GIULIO
(programma)
Programma insegnamento
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo. - Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
https://sites.google.com/a/uniroma1.it/gianlucacavoto-eng/home
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
Tesine sperimentali di Fisica della Materia. Studio sperimentale di sistemi a bassa dimensione e nanostrutture, tramite tecniche di diffrazione, spettroscopia elettronica e ottica. Ambiente di ultra-alto-vuoto, diffrazione elastica di elettroni lenti, spettroscopia elettronica di fotoemissione. Attività di laboratorio in piccoli gruppi presso i laboratori sperimentali di Fisica della Materia del Dipartimento (https://www.phys.uniroma1.it/fisica/ricerca/aree-tematiche-e-gruppi-di-ricerca/struttura-materia-e-fisica-biosistemi). - articoli scientifici riguardanti le tecniche sperimentali specifiche del laboratorio, forniti dai docenti di riferimento del laboratorio scelto
(Date degli appelli d'esame)
- dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
GIANSANTI ANDREA
(programma)
Diversi temi e modelli presi dalla biofisica teorica, bioinformatica e genomica strutturale vengono proposti agli studenti sotto forma di problemi biologici da esplorare e risolvere usando programmi di calcolo (in silico) Una lista di temi proposti di recente comprende: dinamica stocastica di reazioni chimiche (algoritmo di Gillespie), codon bias, predittori di disordine intrinseco nelle proteine, clustering superparamagnetico e analysis di componenti principali.
K.A.Dill & S. Bromberg, Molecular Driving Forces, Garland Science, 2nd ed. 2011.
R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, H. Garcia, Physical Biology of the Cell, 2nd ed. Garland Science (Taylor and Francis), 2012. R. Phillips & R. Milo, Cell Biology by the Numbers, Garland Science, 2016. (http://book.bionumbers.org ) [W] Waigh_T.A., Applied Biophysics, Wiley, 2007. M. Griebel, S. Kanpek and G. Zumbusch, Numerical Simulation in Molecular Dynamics, Springer, (2007). PG Higgs, TK Attwood, Bioinformatics and Molecular Evolution, Blackwell, 2006. Mathematical backbone and proofs R Durbin, Eddy, Krogh, Michison. Biological Sequence Analysis. CUP, 1999. S. Bassi, Python for Bioinformatics.2nd Ed. CRC Press, 2018.
-
NUCARA ALESSANDRO
(programma)
Attività pratica in laboratorio in piccoli gruppi (2-5 studenti) sotto la supervisione di un tutor. Il lavoro in laboratorio consisterà nello svolgere attività pratica con alcune delle tecniche più comuni impiegate per la caratterizzazione spettroscopica e strutturale dei sistemi di materia soffice biologica (scattering della luce, fluorescenza, spettroscopia infrarossa, dicroismo circolare, microscopia a forza atomica, microscopia elettronica, risonanza magnetica nucleare, spettroscopia dielettrica).
Nei differenti laboratori gli studenti lavorano su problemi aperti di fisica moderna. B.J. Berne, R. Pecora "Dynamic light scattering", Dover
(Date degli appelli d'esame)
K.S.Schmitz "Dynamic light Scattering by Macromolecules", Academic Press M.Muller "Introduction to Confocal Fluorescence", SPIE Press E. Hecht "Optics", Addison Wesley P.Eaton & P. West "Atomic force microscopy", Oxford Univ. Press |
9 | FIS/01 | - | - | 108 | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1821 -
INTERNSHIP
(obiettivi)
Scopo del corso è fornire le competenze pratiche necessarie per fare una Tesi di ricerca. Al termine del corso lo studente deve essere in grado di iniziare a lavorare al progetto diTesi. Le abilità metodologiche dipendono dallo studente e dal tipo di Tesi. Un elenco non esaustivo è l'uso del computer e dei principali programmi e/o della strumentazione comunemente usata in laboratorio.
-
BONCIANI ROBERTO
(programma)
Il programma dipende dallo studente e dal tipo di tesi. Si richiede che lo studente contatti il docente con alcuni mesi di anticipo. Saranno anche valutate esperienze precedenti che riguardino ricerche nel campo della fisica, ad esempio stage in laboratori di ricerca.
Il testo assegnato e la bibliografia dipendono dallo specifico campo di ricerca
(Date degli appelli d'esame)
|
3 | - | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
AAF1903 -
THESIS PROJECT
(obiettivi)
La prova finale consiste nella discussione di una tesi di laurea
magistrale, costituita da un documento scritto, eventualmente in lingua inglese, che presenta i risultati di uno studio originale condotto su un problema di natura applicativa, sperimentale o di ricerca.La preparazione della tesi si svolge sotto la direzione di un relatore (che può essere un docente del corso di laurea magistrale, o di altri corsi di studio italiani o stranieri o di un ente di ricerca italiano o straniero) e si svolge di norma nel secondo anno del corso, occupandone circa la metà del tempo complessivo. |
38 | - | - | - | - | Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c) | ENG |
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1055344 -
CONDENSED MATTER PHYSICS
(obiettivi)
Il corso di Materia Condensata si propone di fornire le conoscenze necessarie sui solidi per comprendere le loro caratteristiche sia dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici e reticolari In particolare, verranno studiate la struttura a bande elettronica e le proprietà di vibrazione dei solidi. Verranno approfonditi i temi del calore specifico reticolare ed elettronico, del trasporto, e delle caratteristiche principali dei semiconduttori.
Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia consensata. Queste doti e abilità saranno verificate periodicamente grazie all’esecuzione di problemi in classe.
Canale: 1
-
CAPRARA SERGIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
N.W. Ashcroft, N.D, Mermin, “Solid State Physics”, Holt-Saunders Int. Ed. 1981
(Date degli appelli d'esame)
C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008 J. M. Ziman-Principles of the Theory of Solids - Cambridge University Press, 1979 M.L. Cohen, S.G. Louie, Condensed Matter Physics - Cambridge University Press, 2016
Canale: 2
-
POLIMENI ANTONIO
(programma)
Strutture cristalline, reticoli di Bravais. Reticolo reciproco. Diffrazione e solidi cristallini, fattore di struttura. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Vibrazioni reticolari, fononi, calore specifico nei solidi (modelli di Einstein, Debye, densità degli stati). Elettroni nei solidi, teorema di Bloch. Bande elettroniche. Elettrone quasi-libero. Metodo dell’eletrone fortmenente legato. Concetto di lacuna e massa efficace. Elettroni in metalli e interazione col campo elettromagnetico (funzione dielettrica, proprietà di trasporto nei metalli): modello di Drude e di Sommerfeld. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Dipendenza dalla temperatura del numero dei portatori. Fisica della giunzione p-n.
Bravais lattice in 2D and 3D. Primitive vectors and primitive unit cell. Wigner-Seitz unit cell. Conventional unit cell. Basis. Examples: graphene, graphite, cubic lattices (face-centered and body-centered cubic cell). AM: Ch. 4, GPP: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 1 Examples: simple hexagonal and hexagonal close-packed structure. Lattice planes and Miller indexes. Reciprocal lattice as Fourier transform of direct lattice. Examples and Brillouin zone. Family of lattice planes and reciprocal lattice vectors. AM Ch. 4 and 5, K Ch. 1 and 2, GPP Ch. 2.4 and 2.5 Diffraction: x-ray, neutrons and electrons. Laue diffraction and reciprocal lattice. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.2 K: Ch. 2. Laue and Bragg diffraction. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.1-2.3, K: Ch. 2 Structure factor: geometrical structure factor + atomic form factor (examples). AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.4-2.5, K: Ch. 2. Ewald sphere and different experimental configurations. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Structure factor: examples. AM: Ch. 6, BG: Ch. 2.7, K: Ch. 2 Exercises. AM: Ch. 6, K: Ch. 2. Born-Oppenheimer approximation. GPP: Ch. 8.1 and 8.2, BG: Ch. 3.1, 3.2, 3.3 Motion equations of a linear chain and dynamical matrix. GPP: Ch. 9.1, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: elemental unidimensional lattice. Dispersion relation and density of states. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Oscillation normal modes: unidimensional lattice with basis. Dispersion relation. Acoustic and optical modes. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Summary of acoustic and optical modes in a linear chain with basis. GPP: Ch. 9.1, 9.2, AM: Ch. 22 Exercise on linear chain featuring nth-nearest neighbor interaction. Quantization of the elastic field and phonons (GPP: Ch. 9.4, AM: Ch. 23) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22) Dynamical matrix in three-dimensions (GPP9.3, AM Ch. 22). Dynamical matrix in three-dimensions and its Hermitian character (GPP9.3, AM Ch. 22) Specific heat: classical and quantum-mechanical treatment. Debye and Einstein models. AM: Ch. 23, K: Ch. 5, GPP: Ch. 9.5, BG: Ch. 8.1 Debye temperature and chemical trends (examples: diamond, germanium, silicon, graphene). Phonon modes in bidimensional CuO2 Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Phonon modes in bidimensional square lattice with 1st and 2nd nn interaction. Lecture notes and O. Madelung, Introduction to Solid-State Theory (Ch. 3.3.5). Specific heat of a two-dimensional square lattice (lecture notes). Bloch’s theorem: I proof (AM Ch 8) Bloch’s theorem: II proof (K Ch. 7) Kronig-Penney model (K Ch. 7) Energy banfìds (K Ch. 7) Central equation (K Ch 7) Central equation and empty lattice approximation(K Ch 7) Weak potential approximation: perturbative approach (AM Ch. 9, K Ch. 7). Weak potential approximation and band gap opening (AM Ch. 9, K Ch. 7) Electron Bragg reflection (AM Ch. 9, K Ch. 7). Metals and insulators (K Ch. 7) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Sommerfeld integral (AM Ch. 2) Electronic specific heat (AM Ch. 2, K Ch. 6) Tight binding (AM Ch 10) Exercise: weak-electron method in an FCC crystal (AM Ch. 9 ex. 3) Tight binding (AM Ch 10). Exercise: tight binding method applied to a SC crystal Tight binding: polyacetylene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands (lecture notes) Tight binding: graphene bands, Dirac cone, massless relativistic fermions, hexagonal boron nitride (lecture notes) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12) Semiclassical model: motion equations (AM Ch. 12): filled bands, holes, effective mass Boltzmann equation part I (GPP 11.3) Boltzmann equation part II (GPP 11.3) Static conductivity in metals (GPP 11.4) Semiconductors: main properties (GPP 13.1, AM Ch. 28) Number of carriers in thermal equilibrium: the intrinsic case (AM Ch. 28; GPP 13.1) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2) Effective mass theorem and envelope wavefunction (GPP 13.2, BG 11.3.1) and impurities (BG 11.3.1) Conduction band electrons and Landau levels in three dimensions (BG 9.6, GPP 15.2) Doping: donors and acceptors. Level statistics (AM 28, GPP 13.2) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) Chemical potential and number of carriers vs temperature (AM 28,GPP 13.3) AM: N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing international series.
(Date degli appelli d'esame)
K: C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, J. Wiley & Sons, New York GPP: G. Grosso, G. Pastori Parravicini, Solid state physics, Giuseppe Grosso, Giuseppe Pastori Parravicini. - 2. ed. - Oxford : Academic Press, 2014 BG: F. Bassani, U. M. Grassano, Fisica dello Stato Solido, Bollati Boringhieri, Torino |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
10592732 -
SOFT AND BIOLOGICAL MATTER
(obiettivi)
Il corso "Soft and Biological Matter"
si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere la struttura della materia soffice e biologica, nelle scale di lunghezza e tempi rilevanti. Si studieranno le origini delle forze efficaci tra macromolecole, i processi di aggregazione che risultano nella formazione di vescicole, micelle, membrane, i processi di formazione di fasi gels, le proprieta' strutturali e dinamiche di polimeri sintetici e di rilevanza biologica (DNA e proteine). Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà dinamiche e strutturali della materia soffice e biologica.
-
SCIORTINO FRANCESCO
(programma)
Forze intermolecolari
Forze interatomiche e forze tra macromolecole Forze di Van der Waals Acqua e interazioni elettrostatiche - la lunghezza di Bjerrum Forza di idratazione Effetto idrofobico Legame idrogeno Legami idrogeno e proprietà fisiche dell'acqua Panoramica sull'importanza dell'acqua per la materia vivente Macromolecole in soluzione polimeri Stereochimica, architettura e copolimeri Cammini casuali e dimensioni delle catene polimeriche La catena polimerica ideale e il suo limite gaussiano la funzione di correlazione di coppia Raggio di girazione Energia libera di una catena ideale Correlazioni in catene polimeriche reali Volume escluso, temperatura theta e transizioni globulo-catena disordinata Elasticità della gomma Viscoelasticità nei polimeri Il modello del tubo e la teoria della reptazione Soluzioni polimeriche Pressione osmotica Classi di gel Gel chimici Gel fisici La teoria della gelificazione Il modello di percolazione La teoria classica della gelificazione: il modello Flory-Stockmayer Esponenti non classici nel modello di percolazione L'elasticità dei gel Macro-ioni e interazione elettrostatica in acqua L'equazione di Poisson-Boltzmann e la lunghezza di Debye Dispersioni colloidali Diffusione Diffusione macroscopica: leggi di Fick Diffusione microscopica - passeggiate casuali Cammini casuali e distribuzione gaussiana Mobilità elettroforetica Legge di Stokes e moto browniano Moto browniano e equazione di Einstein Forze tra particelle colloidali Doppio strato elettrico Teoria di Gouy-Chapman-Stern del doppio strato elettrico Stabilizzare una dispersione colloidale: teoria DLVO Interazioni di depletion Self assembly in polimeri e separazione di fase in miscele polimeriche Fasi autoassemblate in soluzioni di molecole anfifiliche Tensioattivi e micelle Perché olio e acqua non si mescolano Aggregazione e separazione di fasi L'aggregazione di molecole anfifiliche micellizzazione Concentrazione micellare critica (CMC) e numero di aggregazione Micelle sferiche e CMC Termodinamica della micellizzazione Modello di azione di massa Effetto idrofobico e compensazione entalpia-entropia Applicazioni di tensioattivi e micelle, catalisi micellare Il comportamento di fase delle soluzioni concentrate di anfifili Fasi complesse in soluzioni di tensioattivi e microemulsioni Membrane e vescicole Tensioattivi a formazione di strato doppio Proprietà fisiche delle membrane Vescicole, liposomi e nosomi Proprietà fisiche di vesciole e applicazioni L'elasticità e le fluttuazioni delle membrane Struttura del DNA e delle proteine Forze stabilizzanti nelle proteine e negli acidi nucleici Formazione di doppie eliche Il modello a cerniera Il modello di Zimm e Bragg • T. Witten, P. Pincus Structured Fluids, Oxford
(Date degli appelli d'esame)
• M. Rubistein, R. Colby, Polymer Physics, Oxford • P.G. De Gennes, Scaling concepts in polymer physics • J. Istraelachvili, Intermolecular and Surface Forces • M. Doi, Soft Matter Physics, Oxford |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055349 -
PHYSICS LABORATORY I
(obiettivi)
Gli obiettivi principali di Physics Laboratory I sono:
i) apprendimento dei principi fisici sull'interazione fra radiazione elettromagnetica o particelle e la materia, dei principi di funzionamento di sorgenti di particelle e di rivelatori; ii) apprendimento di tecniche di laboratorio e delle loro basi teoriche, ai fini della realizzazione di un'esperienza di laboratorio nel successivo corso di Physics Laboratory II. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di comprensione delle tecniche sperimentali per lo studio dei fenomeni relativi collegati (a seconda del canale scelto) alla fisica delle particelle, alla fisica della materia condensata e della biofisica. Inoltre gli studenti saranno capaci di: - identificare le assunzioni alla base di un esperimento di fisica - identificare e spiegare i limiti delle ipotesi su cui si basa una tecnica sperimentale. L'insegnamento e' erogato in tre canali corrispondenti a tre diversi indirizzi. Un canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica sperimentale delle particelle elementari. Per tale canale, al termine del corso, lo studente conoscera' i principi di funzionamento di rivelatori a gas, di rivelatori a stato solido, calorimetri elettromagnetici, tecniche di identificazione di particelle (anche basate su effetto Cherenkov), spettrometri magnetici e rivelatori di fotoni (PMT, fotodiodi e simili). Un secondo e terzo canale e' rivolto a studenti interessati alla fisica della materia condensata. Per tali canali, al termine del corso, lo studente conoscera' i fondamenti delle tecniche di diffrazione con elettroni e raggi x, di microscopia a scansione su scala atomica, di spettroscopia ottica e Raman, di spettroscopia elettronica di fotoemissione, luce di sincrotrone e assorbimento di raggi x.
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
0) Generalità su rivelazione radiazione, struttura esperimenti HEP, unità di misura, unità naturali.
1) Interazione radiazione con la materia. a) sezione d'urto, cammino libero medio, radioattività, cenni a sorgenti di particelle. b) particella cariche, perdita di energia per ionizzazione, scattering coulombiano multiplo, Bremsstrahlung, lunghezza di radiazione, perdite di energia per irraggiamento, effetto Cherenkov. c) fotoni, produzione di coppie, effetto fotoelettrico, effetto Compton, cascate elettromagnetiche d) interazioni di neutroni 2) Generalità sui rivelatori di particelle: risoluzione, tempo di risposta, efficienza. 3) Rivelatori a gas a) Ionizzazione nei gas, diffusione di ioni ed elettroni, velocità di drift, moltiplicazione, cenni a streamer e a Geiger. b) contatori proporzionale, multiwire PC c) camere a drift, time projection chambers d) cenni ad altri rivelatori a gas: multi-patterned gas counter (GEM). 4) Rivelatori a semiconduttore. a) giunzione p-n, polarizzazione inversa, rivelatori di posizione, rivelatori a microstrip b) rivelatori al Germanio per spettroscopia nucleare. 5) Spettrometro. Misura di quantità di moto in campo magnetico. Vari tipi di magneti per esperimenti a bersaglio fisso e a collisori. 6) Contatori a scintillazione. Scintillatori organici e inorganici. Fotomoltiplicatore, guadagno, circuito di polarizzazione. Raccolta di luce: guide di luce e wavelength shifter. 7) Contatori Cherenkov (a soglia). Contatori Cherenkov differenziali. 8) Generalità sui calorimetri in fisica . a) calorimetri elettromagnetici, dimensioni della cascata, fluttuazioni nella risoluzione, misure di posizione b) cascata adronica, cenni alla compensazione adronica. c) contributi alla risoluzione di un calorimetro, calorimetri omogenei, calorimetri con raccolta di carica, calorimetri con fibre scintillanti. 9) Formazione segnali nei rivelatori di particelle 10) Elettronica digitale per esperimenti di alte energie (elettronica modulare NIM e VME). ADC e TDC. 11) cenni all'analisi statistica dei dati. G. F. Knoll Radiation Detection and Measurement
(Date degli appelli d'esame)
J.D.Jackson Classical electrodynamics L.Rolandi W. Blum, Particle detection with drift chambers R.Wigmans, Calorimetry L.Bianchini, Selected exercises in particle and nuclear physics.
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
1. La diffrazione da cristalli Breve introduzione ai sistemi cristallini - Reticoli di Bravais - Simmetrie - La diffrazione, la diffusione Thomson, il fattore di struttura; tecniche di diffrazione di raggi X, con fotoni, elettroni, nutroni [es. Kittel, cap. 1,2] 2. Tecniche di visualizzazione e spettroscopia su scala nanometrica Microscopia e spettroscopia a scansione ad effetto tunnel (STM/STS) - Microscopia a forza atomica (AFM) [dispense sul sito; Wiesendanger, cap. 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7] 3. Tecniche di spettroscopia anelastica Diffusione dei neutroni anelastica - Diffusione della luce: Rayleigh e Raman - Cenno alla diffusione anelastica di raggi X [dispense sul sito] 4. Generalità sulla spettroscopia Grandezze e unità di misura - Elementi di teoria della risposta lineare - Grandezze spettroscopiche complesse e loro relazioni - La funzione dielettrica complessa - Riflettività e coefficiente di assorbimento [es. Wooten, cap. 2,3; Kittel, cap. 3,4; dispense sul sito] 5. Struttura a bande di sistemi cristallini esemplari, metalli (semplici, nobili, di transizione), semiconduttori (gruppo IV, III-V), grafene e grafite, nitruro di boro [es. Bassani, cap. 4] 6. Spettroscopia ottica Assorbimento e di riflettività - Sorgenti di radiazione elettromagnetica – Principio di funzionamento di un laser - La radiazione di sincrotrone - Analizzatori spettrali: monocromatori e interferometri - Rivelatori della radiazione e. m. [es. Wooten cap. 5,9; Bassani, cap. 5; dispense sul sito] 7. La spettroscopia di fotoemissione e l'assorbimento di raggi X La fotoemissione - XPS ed UPS - ARPES - Assorbimento di raggi X, tecniche XAS (NEFAXS) ed EXAFS [dispense sul sito; Mariani-Stefano cap. del libro] 8. Elementi di tecnica del vuoto Misura delle basse pressioni - Pompe, linee da vuoto, vacuometri [dispense sul sito] - F. Bassani, G. Pastori-Parravicini, “Electronic States and Optical Transitions in Solids”, capitoli 4, 5.
(Date degli appelli d'esame)
- C. Kittel, “Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”, Ed. CEA, 2008, capitoli 1, 2, 3, 4. - Carlo Mariani and Giovanni Stefani, “Photoemission Spectroscopy: Fundamental Aspects”, Chapter 9, pp. 275-317, in Synchrotron Radiation: Basics, Methods and Applications. Editors: Settimio Mobilio, Federico Boscherini, Carlo Meneghini. Springer, 2015. doi:10.1007/978-3-642-55315-8 - R. Wiesendanger, “Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy”, capitoli 1.1, 1.11, 1.13, 2, 2.1, 2.4, 2.7 - F. Wooten, "Optical Properties of Solids", Academic Press, 1972; capitoli 2, 3, 5, 9 - dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
ORTOLANI MICHELE
(programma)
Tecniche di imaging per la biofisica:
- Microscopia ottica, limite di diffrazione e super-risoluzione - Microscopia in fluorescenza - Microscopia elettronica (SEM) - Microscopia a forza atomica (AFM) - Microscopia in campo vicino (SNOM) Tecniche strutturali per la biofisica: - Diffrazione a raggi X (cristallografia di proteine) - Spettroscopia vibrazionale (IR and Raman) - Microscopia elettronica in trasmissione criogenica (Cryo-TEM) Tecniche diagnostiche e funzionali basate su principi fisici avanzati: - amplificazione genica (PCR) - immunofluorescenza - sensori a plasmone di superficie (SPR) super-resolution microscopy
(Date degli appelli d'esame)
https://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epjh/e2012-20060-1.pdf |
6 | FIS/01 | 48 | - | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
10592572 -
THEORETICAL BIOPHYSICS
(obiettivi)
L’obiettivo principale del corso di Biofisica Teorica e’ di mostrare come la meccanica statistica sia di importanza fondamentale per una comprensione quantitativa di molti
fenomeni biologici. A tal fine il corso si concentra su due aspetti molto generali presenti in una grande varietà di processi biologici: il ruolo del rumore e il rapporto segnale/rumore; e l’emergenza di fenomeni collettivi. Lo studente dovrà’ dunque innanzitutto acquisire alcune conoscenze fondamentali di meccanica statistica, relative a processi stocastici elementari, fenomeni critici e inferenza statistica, ed essere poi in grado di utilizzare tali nozioni per descrivere quantitativamente alcuni importanti fenomeni biologici, quali chemorecezione e chemotassi, fotorecezione, proteine e reti neurali, materia attiva vivente e comportamenti di gruppo. Infine, lo studente dovrebbe essere in grado di usare lo stesso approccio e le stesse tecniche teoriche per affrontare ulteriori problemi di origine biologica diversi da quelli studiati nel corso
-
GIARDINA IRENE ROSANA
(programma)
Parte I: Il ruolo del rumore, discriminazione segnale/rumore
BACKGROUND TEORICO: Processi di Diffusione Random walk, Diffusione standard e diffusion anomala, Equazione di Langevin, Equazione della diffusione, Legge di Fick, Equazione di Fokker-Planck, legge di Arrhenius Processi di diffusione semplice in biologia Motilita' e Chemotassi nei batteri - altri processi di `molecule counting' Fotorecezione Parte II: Cooperativita' e comportamento collettivo BACKGROUND TEORICO: Ordine e fenomeni collettivi in materia condensata (transizioni di fase, modello di Ising, modello di Heisenberg, funzioni di correlazione e risposta), modello REM e sistemi con disordine Network biologiche: proteine, neuroni Materia attiva, cellule, batteri e gruppi animali Flusso di informazione e rappresentazioni efficienti, trasmissione di informazione e risposta collettiva Il problema inverso e Metodi di inferenza statistica Bialek W., Biophysics, searching for principles, Princeton University Press, https://sites.google.com/site/biophysicsbook/
(Date degli appelli d'esame)
Nelson PC, Biological Physics, (Freeman & Co., 2004) Zwanzig, Non-equilibrium statistical mechanics (Oxford University Press, 2001), cap.3 Gardiner, Handbook of stochastic methods (Springer, 1997) H. Berg, Random walks in biology (Princeton UP, 1993) |
6 | FIS/02 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1055361 -
BIOPHYSICS
(obiettivi)
Il corso è stato pensato come una concisa introduzione ai metodi (tecniche sperimentali e computazionali), argomenti ( principi, modelli) e prospettive (idee) della moderna biofisica integrativa dei sistemi cellulari. Lo stile dell’ insegnamento
È per lo più per illustrazione e non per dimostrazioni esaustive, che in questo campo ancora mancano. Lezioni basate su dimostrazioni dettagliate con il gesso (nello stile dei matematici) saranno in numero limitato. Mentre sistematicamente si farà riferimento alla letteratura corrente e a molti testi specialistici come guida per lo sviluppo di percorsi di studio individuale. L’obiettivo del corso, in sintesi estrema, è quello di restringere lo spazio tra il livello istituzionale dell’ addestramento e quello della ricerca. Il corso è rivolto a sviluppare negli studenti una attiva partecipazione critica, attraverso domande, precisazioni, e saggi scritti e l’uso del forum della piattaforma di e-learning della Sapienza. Completando con successo il corso lo studente/ssa sarà in grado di collocare, almeno su una carta a bassa risoluzione, le grandi linee della biofisica sperimentale e teorica contemporanea.
-
DI LEONARDO ROBERTO
(programma)
## Part 1 - What's inside: genetic parts and circuits
1. Introduction * What is Biophysics? * What is/means fundamental in biology? * The beginning of biophysics: Galileo * Course program: cell biophysics * Space time and energy scales 2. From genes to proteins * DNA structure and sequence * Synthetic biology * Transcription networks: genes, promoters, transcription factors * The input function of a gene * Estimating binding rates 3. Modes of gene regulation * activators, repressors, inducers, co-repressors 4. Protein dynamics * Response * Network motifs * Autoregulation * Feed-forward loops 5. Feed forward loops and temporal programs * Multi input function * Feed forward loops * Single input modules (LIFO) * Multi output FFL (FIFO) 6. Biological oscillators * Oscillations require autoregulation and delay * Damped oscillations in a two component negative feedback loop * Noise sustained oscillations * Limit cycles oscillations in a synthetic genetic circuit 7. DNA cloning * BioBrick assembly * A close look at the Repressilator plasmid 8. Stochastic gene expression * single molecule microscopy * the Gillespie algorithm * stochastic simulation of gene expression ## Part 2 - What's outside: cell motility 9. Introduction to the physics of microswimmers * the discovery of a microcosmos * life at low Reynolds number * flagellar motility 10. Introduction to vector calculus * scalars, vectors, tensors * dyadics * calculus in vector notation 11. Microhydrodynamics * mass conservation, source doublet * momentum conservation * Stokes equation * Stokeslet * the drag on an a particle of arbitrary shape * hydrodynamic interactions 12. Flagellar propulsion * slender body * flagellar propulsion * flow around a microswimmer * swimming efficiency 13. Watching microswimmers * from the tracking microscope to holographic microscopy * flow visualization techniques * Fourier microscopy 14. Manipulation of microswimmers * measuring resistance matrix with optical tweezers * bacteria in microfabricated structures * biohybrid micromachines ## Part III: Multicellular dynamics 14. Non interacting active particles * run and tumble in 1D * chemotaxis in 1D * photokinesis and painting with bacteria 15. Cell growth and division * the growth curve * cell size control * mother machine 16. Spatio-temporal patterns in colony growth * Fisher-Kolmogorov, waves, branches, fractals * quorum sensing: engineering morphogenesis with synthetic biology 17. Tissues * dynamics of cell monolayers * vertex models * self propelled Voronoi Dispense del corso
(Date degli appelli d'esame)
Alon, An introduction to systems biology Alberts, Essential Cell Biology, Happel, Low Reynolds number hydrodynamics |
6 | FIS/03 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
10589922 -
PHYSICS LABORATORY II
(obiettivi)
Introduzione degli studenti ad un reale ambiente di ricerca, al lavoro di equipe, alla condivisione di compiti e allo sfruttamento efficace delle diverse competenze e interessi attraverso l’applicazione delle metodiche sperimentali specifiche apprese nel precedente corso di Physics Laboratory I. Capacità di ripetere, sotto la supervisione di uno dei docenti, un esperimento tipico della fisica moderna (diverso per ciascun gruppo di 2-3 studenti) e di comprenderne a fondo e presentarne i risultati: rimessa in funzione o montaggio ex novo dell’apparato sperimentale, presa dati, programmi di acquisizione, aggiornamento o scrittura di programmi di analisi dati e infine interpretazione e discussione dei risultati, con redazione in forma di nota scientifica del lavoro svolto e sua presentazione in forma orale.
A conclusione del corso, gli studenti saranno capaci di: - selezionare la bibliografia rilevante per un esperimento di fisica - preparare un manoscritto nello stile di un articolo scientifico su rivista usando un appropriato software per la scrittura scientifica - pianificare e condurre un esperimenti di fisica usando le corrette procedure di laboratorio (annotazione su giornale di laboratorio, procedure di sicurezza)
Canale: 1
-
CAVOTO GIANLUCA
(programma)
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo.
- Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
(Date degli appelli d'esame)
-
D'AGOSTINI GIULIO
(programma)
Programma insegnamento
Venti esperienze: circa 3 studenti a gruppo. - Vita media del muone - Lettura ottica GEM - Luce Cherenkov da cristallo inorganico - Rivelatore germanio ultrapuro - Odoscopio a fibre scintillanti - Sfera di cristalli - Esperienze attività di ricerca VIRGO (onde gravitazionali) (cinque gruppi) - Sensore per Positron emission tomography - Rivelatori a gas con Micromega Lista completa: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1M3y3r6xXko5ONiyhZq_eJQR-jaz9WrHvSy-DmwmIlek/edit#gid=895510979 Relazioni degli studenti degli anni precedenti
https://sites.google.com/a/uniroma1.it/gianlucacavoto-eng/home
Canale: 2
-
MARIANI CARLO
(programma)
Programma
Tesine sperimentali di Fisica della Materia. Studio sperimentale di sistemi a bassa dimensione e nanostrutture, tramite tecniche di diffrazione, spettroscopia elettronica e ottica. Ambiente di ultra-alto-vuoto, diffrazione elastica di elettroni lenti, spettroscopia elettronica di fotoemissione. Attività di laboratorio in piccoli gruppi presso i laboratori sperimentali di Fisica della Materia del Dipartimento (https://www.phys.uniroma1.it/fisica/ricerca/aree-tematiche-e-gruppi-di-ricerca/struttura-materia-e-fisica-biosistemi). - articoli scientifici riguardanti le tecniche sperimentali specifiche del laboratorio, forniti dai docenti di riferimento del laboratorio scelto
(Date degli appelli d'esame)
- dispense del corso disponibili sul sito: https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php
Canale: 3
-
GIANSANTI ANDREA
(programma)
Diversi temi e modelli presi dalla biofisica teorica, bioinformatica e genomica strutturale vengono proposti agli studenti sotto forma di problemi biologici da esplorare e risolvere usando programmi di calcolo (in silico) Una lista di temi proposti di recente comprende: dinamica stocastica di reazioni chimiche (algoritmo di Gillespie), codon bias, predittori di disordine intrinseco nelle proteine, clustering superparamagnetico e analysis di componenti principali.
K.A.Dill & S. Bromberg, Molecular Driving Forces, Garland Science, 2nd ed. 2011.
R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, H. Garcia, Physical Biology of the Cell, 2nd ed. Garland Science (Taylor and Francis), 2012. R. Phillips & R. Milo, Cell Biology by the Numbers, Garland Science, 2016. (http://book.bionumbers.org ) [W] Waigh_T.A., Applied Biophysics, Wiley, 2007. M. Griebel, S. Kanpek and G. Zumbusch, Numerical Simulation in Molecular Dynamics, Springer, (2007). PG Higgs, TK Attwood, Bioinformatics and Molecular Evolution, Blackwell, 2006. Mathematical backbone and proofs R Durbin, Eddy, Krogh, Michison. Biological Sequence Analysis. CUP, 1999. S. Bassi, Python for Bioinformatics.2nd Ed. CRC Press, 2018.
-
NUCARA ALESSANDRO
(programma)
Attività pratica in laboratorio in piccoli gruppi (2-5 studenti) sotto la supervisione di un tutor. Il lavoro in laboratorio consisterà nello svolgere attività pratica con alcune delle tecniche più comuni impiegate per la caratterizzazione spettroscopica e strutturale dei sistemi di materia soffice biologica (scattering della luce, fluorescenza, spettroscopia infrarossa, dicroismo circolare, microscopia a forza atomica, microscopia elettronica, risonanza magnetica nucleare, spettroscopia dielettrica).
Nei differenti laboratori gli studenti lavorano su problemi aperti di fisica moderna. B.J. Berne, R. Pecora "Dynamic light scattering", Dover
(Date degli appelli d'esame)
K.S.Schmitz "Dynamic light Scattering by Macromolecules", Academic Press M.Muller "Introduction to Confocal Fluorescence", SPIE Press E. Hecht "Optics", Addison Wesley P.Eaton & P. West "Atomic force microscopy", Oxford Univ. Press |
9 | FIS/01 | - | - | 108 | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1901 -
ENGLISH LANGUAGE
(obiettivi)
Fornire agli studenti le basi linguistiche più comuni per orientarsi nell'ambito della comunicazione scientifica scritta ed orale.
|
4 | 40 | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1055345 -
RELATIVISTIC QUANTUM MECHANICS
(obiettivi)
Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per il calcolo di sezioni d’urto di processi relativi all’Elettrodinamica Quantistica, nell’approssimazione più bassa (diagrammi di Feynman senza loop). Queste capacità saranno sviluppate grazie all’esecuzione di problemi in classe
Canale: 1
-
BONCIANI ROBERTO
(programma)
Ripasso di Relativita' Speciale e Teoria dei Campi classici. Simmetrie e teorema di Noether. Tensore energia impulso. Tensore del Momento Angolare.
Equazione di Klein-Gordon. Quantizzazione del campo scalare reale e complesso. Operatori di creazione e distruzione. Regole di commutazione. Cariche conservate. Antiparticelle. Forma covariante delle Equazioni di Maxwell. Invarianza di gauge. Quantizzazione del Campo Elettromagnetico nel vuoto. Energia e impulso del Campo Elettromagnetico. Spin del fotone. Equazione di Dirac. Spin. Invarianza relativistica. Proprieta' delle matrici gamma. Soluzione dell'equazione di Dirac per la particella libera. Momento magnetico anomalo dell'elettrone. Quantizzazione del campo di Dirac. Statistica di Fermi Dirac. Propagatore per i campi scalare, di Dirac e Elettromagnetico. Interazioni elettromagnetiche. Sostituzione minimale. Invarianza di Gauge. Elettrodinamica quantistica (QED). Evoluzione temporale dei sistemi quantistici. Matrice S. Equazione di Dyson. Processi di Scattering. Teorema di Wick e regole di Feynman per la QED. Calcolo di processi elettromagnetici:sezioni d'urto di Mott e di Rutherford; e+e-→μ+μ-e^+ e^- \to \mu^+ \mu^-; Compton scattering. "Relativistic Quantum Mechanics - An Introduction to Relativistic Quantum Fields", L. Maiani and O. Benhar, CRC Press, Taylor & Francis Inc. (2016).
(Date degli appelli d'esame)
"A Modern Introduction to Quantum Field Theory", Michele Maggiore, Oxford University Press (2005). "An Introduction to Quantum Field Theory", M. E. Peskin and D. V. Schroeder, Taylor & Francis Inc. (1995). (first 3 chapters) "Relativistic Quantum Mechanics", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). "Relativistic Quantum Fields", J. D. Bjorken and S. D. Drell, McGraw Hill (1965). (first 4 chapters). "Quantum Field Theory", vol.1, S. Weinberg, Cambridge University Press (1995).
Canale: 2
-
POLOSA ANTONIO DAVIDE
(programma)
Richiami di Meccanica classica
L'equazione di Klein Gordon e i campi scalari. La Lagrangiana dell'elettromagnetismo e le equazioni di Maxwell. Tensore em e suo duale. Operazioni di simmetria. Parita`. Rotazioni e Boost. Trasformazioni di Lorentz. Trasformazioni di Lorentz sul tensore elettromagnetico. Generatori delle trasformazioni e formula BHC. Simmetria U(1) e elettrodinamica scalare. Teorema di Noether. Campi e sorgenti. Il propagatore di Feynman. Attrazione fra cariche uguali nel campo scalare. Particelle reali e virtuali. Scattering di un pione positivo in un campo esterno. Isospin e modello sigma lineare: scattering elastico pione-pione. Particelle instabili e vita media. Campi e operatori di creazione/distruzione. Localita'. Stati in- e out-. Teoria della matrice S. Campi interpolanti e la matrice U. Il propagatore di Feynman nella teoria dei campi quantistica. Regole di Feynman. La nozione di sezione d'urto e la derivazione delle formula generali per sezioni d'urto e rate di decadimento. Particelle spin 1/2 e Equazione di Dirac. 4-spinori. Matrici gamma. Trasformazioni di Lorentz di quadrispinori. Particelle e antiparticelle. L'operatore di Pauli-Lubanski. Elicita` e chiralita`. Coniugazione di carica di spinori. Localita' per i campi fermionici. Anticommutatori. Cenni sulla teoria di Fermi del decadimento beta. Campi a spin 1 con massa. L'equazione di Proca. Campi a spin 1 senza massa. Gauge fixing. Somma sulle polarizzazioni. Identita` di Ward. Lo scattering Rutherford in QED. Il propagatore del fotone. Scattering Compton - anche con l'uso di FORM. Derivazione della formula di Klein Nishijma con le polarizzazioni. Caso non relativistico. Calcolo di e+e- -- mu+ mu- L'atomo di idrogeno: correzioni relativistiche ai livelli. S.M. Bilenky, {\it Introduction to Feynman Diagrams}, Pergamon Press
(Date degli appelli d'esame)
B. De Wit and J. Smith, {\it Field Theory in Particle Physics}, North Holland C. Itzykson and J.B Zuber, {\it Quantum Field Theory}, Mc Graw-Hill R. Feynman, {\it The Theory of Fundamental Processes}, Addison-Wesley G. 't Hooft and M. Veltman, {\it Diagrammar}, CERN-Yellow Book L. Maiani and O. Benhar, {\it Relativistic Quantum Mechanics}, CRC J.J. Sakurai, {\it Advanced Quantum Mechanics}, Addison Wesley M. Veltman, {\it Diagrammatica}, Cambridge J. Vermaseren, FORM, {\tt https://www.nikhef.nl/~form/maindir/maindir.html} S. Weinberg, {\it The Quantum Theory of Fields I}, Cambridge A. Zee, {\it Quantum Field Theory in a Nutshell}, Princeton |
6 | FIS/02 | 24 | 36 | - | - | Attività formative caratterizzanti | ENG | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
- -
A SCELTA DELLO STUDENTE
|
6 | 24 | 36 | - | - | Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
AAF1821 -
INTERNSHIP
(obiettivi)
Scopo del corso è fornire le competenze pratiche necessarie per fare una Tesi di ricerca. Al termine del corso lo studente deve essere in grado di iniziare a lavorare al progetto diTesi. Le abilità metodologiche dipendono dallo studente e dal tipo di Tesi. Un elenco non esaustivo è l'uso del computer e dei principali programmi e/o della strumentazione comunemente usata in laboratorio.
-
GIARDINA IRENE ROSANA
(programma)
Le metodologie e le nozioni trasmesse dipendono dal curriculum dello studente e dal lavoro di ricerca di tesi previsto.
Si richiede che lo studente contatti il docente con alcuni mesi di anticipo. Saranno anche valutate esperienze precedenti che riguardino ricerche nel campo della fisica, ad esempio stage in laboratori di ricerca. I testi suggeriti dipendono dal curriculum dello studente e dalla formazione necessaria per lo svolgimento della tesi
(Date degli appelli d'esame)
|
3 | - | - | - | - | Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d) | ENG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Insegnamento | CFU | SSD | Ore Lezione | Ore Eserc. | Ore Lab | Ore Studio | Attività | Lingua |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
AAF1903 -
THESIS PROJECT
(obiettivi)
La prova finale consiste nella discussione di una tesi di laurea
magistrale, costituita da un documento scritto, eventualmente in lingua inglese, che presenta i risultati di uno studio originale condotto su un problema di natura applicativa, sperimentale o di ricerca.La preparazione della tesi si svolge sotto la direzione di un relatore (che può essere un docente del corso di laurea magistrale, o di altri corsi di studio italiani o stranieri o di un ente di ricerca italiano o straniero) e si svolge di norma nel secondo anno del corso, occupandone circa la metà del tempo complessivo. |
38 | - | - | - | - | Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c) | ENG |
