Introduzione Storica
Atomi, Nuclei, scoperta del protone, dell’elettrone, del neutrone, radioattività.

Cinematica relativistica
Trasformazione di Lorentz, quadrivettori, quadrivettore energia-impulso. Invarianti, soglia di una reazione, cinematica della diffusione elastica ed inelastica, cinematica dei decadimenti. Collisioni relativistiche.

Tecniche sperimentali
Interazione delle particelle cariche e della radiazione con la materia. Probabilità di interazione, cammino libero medio. Perdita di energia delle particelle cariche pesanti per collisioni con gli elettroni atomici: calcolo di Bohr, formula di Bethe-Bloch e suoi limiti, “Straggling”, range, leggi di scala. Perdita di energia di elettroni e positroni: perdita per collisioni, bremsstrahlung. Energia critica, lunghezza di radiazione. Diffusione multipla coulombiana in approssimazione gaussiana. Radiazione Cherenkov. Interazioni dei fotoni: effetto fotoelettrico,effetto Compton, produzione di coppie. Sciami elettromagnetici. Sciami adronici.

Tecniche per la rivelazione di particelle cariche
Rivelatori Cherenkov, misura del tempo di volo, misura del quadrivettore energia impulso. Camere a nebbia e a bolle.

Acceleratori
Van Der Graaf, acceleratori lineari, ciclotrone, sincrociclotrone, sincrotrone, stabilità di fase, radiazione di sincrotrone, collisionatori e+e- e protone antiprotone.

Fisica Nucleare
La legge del decadimento radioattivo. Breit-Wigner: larghezza di decadimento delle risonanze. Misure di vita media. Diffusione di elettroni da nuclei, sezione d’urto di Mott. Raggio nucleare. Il fattore di forma elettromagnetico nucleare. Spettrometro di massa e misura delle masse atomiche. La massa dei nuclei. L’energia di legame nucleare. Modelli nucleari e confronto con i dati sperimentali: modello a goccia, stima dei termini di Coulomb e di asimmetria. Implicazioni della formula semi-empirica di massa. Il modello a gas di Fermi. Il modello a strati:buca quadrata, oscillatore armonico, potenziale di spin-orbita. Nuclei magici. Lo spin e la parità dei livelli nucleari fondamentali. Momenti elettromagnetici dei nuclei. Diffusione elettrone nucleo e misura dei livelli energetici nucleari. Decadimento gamma, struttura iperfine. Decadimento alfa e beta. Vita media e rapporto di diramazione. Regola d’oro di Fermi. Teoria elementare del decadimento beta e ipotesi del neutrino. Grafico di Fermi-Kurie. La costante di accoppiamento di Fermi. Cinematica delle collisioni nucleari. Leggi di conservazione nelle collisioni nucleari.

Fisica delle particelle
Raggi cosmici. Scoperta del muone, del positrone e del pione carico, delle V0. Proprietà e interazioni delle particelle elementari: forze. Numeri quantici: numero barionico, numero leptonico, stranezza isospin, ipercarica. Violazione dei numeri quantici: interazione debole, interazione elettromagnetica. Simmetrie e leggi di conservazione: simmetrie nel formalismo dell’hamiltoniana, traslazioni e rotazioni infinitesime, simmetrie in meccanica quantistica, simmetrie continue: spin isotopico. Simmetrie discrete: coservazione e violazione della parità, coniugazione di carica, inversione temporale. Teorema CPT. Conservazione del numero leptonico e del numero barionico. Violazione di CP nelle interazioni deboli. Violazione della stranezza nelle interazioni deboli. Le risonanze adroniche. Il modello a quark. I costituenti della materia elementari nel Modello Standard: quark e leptoni. I bosoni di Gauge.