Fisica degli acceleratori 1
A.A. 2020/2021
Obiettivi formativi
Il corso offre una descrizione generale degli acceleratori e introduce i concetti fondamentali della focalizzazione trasversale e longitudinale. Sono trattate in dettaglio le strutture focalizzanti periodiche a cella FODO. Le caratteristiche ed i limiti dei colliders sono illustrati.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di:
-capire le caratteristiche principali di un acceleratore circolare ( sincrotrone)
-progettare una cella FODO e calcolare le proprietà del fascio adattato
-comprendere le principali proprietà dei colliders a protoni di alta energia
-capire le caratteristiche principali di un acceleratore circolare ( sincrotrone)
-progettare una cella FODO e calcolare le proprietà del fascio adattato
-comprendere le principali proprietà dei colliders a protoni di alta energia
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1)- Caratteristiche generali degli acceleratori. Acceleratori elettrostatici, a induzione, circolari, lineari
2)- Formulazione Hamiltoniana. Emittanza. Moto lineare, matrice di trasferimento e matrice di fascio.
3)- Campi magnetici a simmetria cilindrica. Equazioni di moto e focalizzazione, matrice di trasferimento. Matching e autoellissi. Adiabatic damping.
4)- Altri sistemi focalizzanti. Quadrupoli magnetici e elettrostatici. Matching e trasporto periodico.
5)- Equazioni di Hill. Matrice di trasferimento e stabilità . Matching e autoellissi. La cella FODO
6)- Risonanze. Teoria e classificazione
7)- Colliders. Luminosità. Calcolo della luminosità per le macchine
8)- Elettrosincrotroni. Perdita di energia per radiazione. Radiation damping
9)- Limiti dei sincrotroni e colliders. Apertura dinamica. Carica spaziale, tune shift, effetto fascio-fascio. Decadimento della luminosità.
10)- Leggi di scala per sincrotroni e colliders.
11) Tecnologie principali sviluppate per moderni acceleratori:
a. Cavita acceleranti
b. Magneti
c. Collimatori e assorbitori
2)- Formulazione Hamiltoniana. Emittanza. Moto lineare, matrice di trasferimento e matrice di fascio.
3)- Campi magnetici a simmetria cilindrica. Equazioni di moto e focalizzazione, matrice di trasferimento. Matching e autoellissi. Adiabatic damping.
4)- Altri sistemi focalizzanti. Quadrupoli magnetici e elettrostatici. Matching e trasporto periodico.
5)- Equazioni di Hill. Matrice di trasferimento e stabilità . Matching e autoellissi. La cella FODO
6)- Risonanze. Teoria e classificazione
7)- Colliders. Luminosità. Calcolo della luminosità per le macchine
8)- Elettrosincrotroni. Perdita di energia per radiazione. Radiation damping
9)- Limiti dei sincrotroni e colliders. Apertura dinamica. Carica spaziale, tune shift, effetto fascio-fascio. Decadimento della luminosità.
10)- Leggi di scala per sincrotroni e colliders.
11) Tecnologie principali sviluppate per moderni acceleratori:
a. Cavita acceleranti
b. Magneti
c. Collimatori e assorbitori
Prerequisiti
Equazioni differenziali 2° ordine
Fondamenti elettromagnetismo
Fondamenti elettromagnetismo
Metodi didattici
Lezione cattedratica
Discussione di articoli di letteratura
Discussione progettazione moderni "energy frontier colliders" e acceleratori per adroterapia
Visita pressi centri Nazionali (CNAO o Laboratori di Legnaro) e internazionali (CERN o ESRF a Grenoble)
Discussione di articoli di letteratura
Discussione progettazione moderni "energy frontier colliders" e acceleratori per adroterapia
Visita pressi centri Nazionali (CNAO o Laboratori di Legnaro) e internazionali (CERN o ESRF a Grenoble)
Materiale di riferimento
Dispense e altro materiale forniti al corso
- Edwards, Syphers - An Introduction to the Physics of High Energy Accelerators. Wiley&Sons editors. - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
-K. Wille - The physics of particle accelerators. An introduction- Oxford University Press - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
- Edwards, Syphers - An Introduction to the Physics of High Energy Accelerators. Wiley&Sons editors. - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
-K. Wille - The physics of particle accelerators. An introduction- Oxford University Press - Disponibile alla Biblioteca di Fisica
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Colloquio orale di circa 45 minuti su temi fondamentali quali:
- Quadrupoli magnetici: equazioni moto, matrice trasferimento, approssimazione lente sottile
-Strutture periodiche: equazioni di Hill, stabilità struttura, matrice di Twiss, funzione beta, adattamento del fascio
- Struttura FODO e adattamento dei fasci
- Risonanze
- Stabilità longitudinale dei fasci
- Luminosità
- Tecnologie principali (magneti, Cavità RF, collimatori)
- Quadrupoli magnetici: equazioni moto, matrice trasferimento, approssimazione lente sottile
-Strutture periodiche: equazioni di Hill, stabilità struttura, matrice di Twiss, funzione beta, adattamento del fascio
- Struttura FODO e adattamento dei fasci
- Risonanze
- Stabilità longitudinale dei fasci
- Luminosità
- Tecnologie principali (magneti, Cavità RF, collimatori)
Docente/i
Ricevimento:
14-16 del Lunedi
Laboratorio LASA o Dipartimento di Fisica ((previo avviso via e-mail)