014007 - FISICA MODERNA

insegnamento

ID:

014007

Tipo Insegnamento:

Opzionale

Durata (ore):

36

CFU:

SSD:

FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI

Url:

Dettaglio Insegnamento:

BIOTECNOLOGIE MEDICHE/Percorso Comune Anno: 2

Anno:

2024

Periodo di attività

Primo Semestre (01/10/2024 - 14/01/2025)

Obiettivi Formativi

L'obiettivo del corso e' quello di fornire allo studente una formazione di base nel settore della fisica moderna, in particolare per quanto riguarda alcune applicazioni alle tecnologie mediche.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Analisi matematica, in particolare: trigonometria, calcolo differenziale e integrale. Conoscenza approfondita degli argomenti del modulo di Fisica del corso di “Informatica e Fisica”.

Metodi didattici

Lezioni preregistrate

Verifica Apprendimento

Prova orale per verificare la conoscenza del programma svolto e le competenze acquisite, partendo da un argomento a scelta dello studente.

I docenti interverranno con domande per verificare la effettiva comprensione dell'argomento e per spaziare su altre tematiche connesse.

Testi

-U.Amaldi,
Particle Accelerators: from Big Bang Physics to Hadron Therapy,
ed. Springer

- S. Braibant, G. Giacomelli, M. Spurio, Particelle e interazioni fondamentali: il mondo delle particelle, ed. Springer

-Serway and Jewett, Principi di Fisica, volume II,
ed. EdiSES

Contenuti

1)Elementi di relatività speciale e cinematica dei processi d’urto (L. Pagano). 1 CFU
Introduzione alla relatività speciale
Quadrivettore impulso/energia.
Esempio effetto Doppler. Massa ed energia.
Cinematica dei processi d'urto:
energia nel centro di massa,
collisioni elastiche, effetto Compton,
collisioni anelastiche, reazioni endotermiche,
acceleratori e collisori di particelle.

2)Dinamica dei processi d’urto e classificazione delle particelle (M. Ballardini). 1 CFU
Dinamica dei processi d'urto:sezione d'urto, esempi e ordini di grandezza.
Cammino libero medio e lunghezza di collisione.
Interazioni fondamentali.
Conservazione di numeri quantici.
Classificazione delle particelle.

3)Elementi di meccanica quantistica (D. Bisero). 1 CFU
Crisi della fisica classica: radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico, effetto Compton
Modelli atomici: Modello di Bohr, serie spettrali, interpretazione degli spettri atomici, esperienza di Franck-Hertz
Carattere ondulatorio della materia: ipotesi di De Broglie, diffrazione di elettroni, principio di indeterminazione di Heisenberg

4)Applicazioni mediche della fisica delle particelle (I. Masina). 1 CFU
Breve storia della radioterapia e dell’adroterapia.
Interazioni di particelle cariche con la materia: particelle cariche pesanti, formula di Bethe-Bloch, picco di Bragg; particelle cariche leggere, elettroni.
Interazioni di particelle non cariche con la materia: neutroni; fotoni.
Cenni di radiobiologia: dose, linear energy transfer (LET), relative biological effectiveness (RBE), oxygen enhancement ratio (OER).
Acceleratori e rivelatori di particelle per la medicina: adroterapia e applicazioni mediche al CERN.

5) Elementi di fisica nucleare e subnucleare (B. Ricci). 1 CFU
Masse dei nuclei ed energia di legame nucleare.
Tavola dei nuclei e valle di stabilita'
Formula semiempirica di massa
Energia di legame nucleare
Decadimenti alfa, beta e gamma

6)Fisica dei metamateriali bioispirati (F. Montoncello). 1 CFU
Metamateriali: geometria e materia.
Biomimetica e superfici bioispirate: strutture gerarchiche in natura, proprietà di adesione e proprietà ottiche. Tecnologia derivata.
Metodi di analisi: risonanza magnetica nucleare, microscopia elettronica e microscopia a forza atomica.
Grafene: produzione, biocompatibilità, proprietà termiche, meccaniche, elettriche ed ottiche.
Nanotubi di carbonio e applicazioni: nanomedicina e nanorobotica.