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Docente
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BELLI PIERLUIGI
(programma)
Breve panoramica storica delle interazioni fondamentali tra particelle, meccanica quantistica, onde e particelle, relatività, teorie dei campi quantistici relativistici, campi fondamentali, leggi di conservazione, simmetrie. Modello standard delle particelle elementari. Formazione di nuclei nell'Universo; spiegazione teorica dell'abbondanza dei raggi cosmici (CR). Nucleosintesi primordiale. Breve storia dell'Universo primordiale. Abbondanza degli elementi leggeri e problema del 7Li. La formazione di nuclei più pesanti di A = 7. Nucleosintesi nelle stelle. Evoluzione di una stella. Il processo triplo alfa. I processi s, r e p. Stelle degeneri. La massa di Chandrasekhar. Nane bianche. Supernovae (SN) e loro classificazione. Stelle di neutroni. Pulsar. Buchi neri. Fenomenologia dei CR. Lo spettro energetico dei CR primari; composizione; ginocchio e caviglia nello spettro; le leggi sulla potenza spettrale; origine galattica ed extragalattica. Raggi cosmici secondari. Metodi di rivelazione dei CR. L'isotropia. Campo magnetico galattico. Effetto dello schermo solare. CR a bassa energia. Campo magnetico terrestre; particelle intrappolate; le fasce di radiazione di Van Allen; effetto est-ovest. Propagazione dei CR. Equazione di diffusione-perdita. Il modello leaky-box. Confinamento dei CR nella Galassia. Abbondanze di CR nel sistema solare; produzione di Li, Be, B in CR. Dipendenza del rapporto B/C dall'energia. Meccanismi di produzione e accelerazione dei raggi cosmici. I meccanismi di Fermi (1° e 2° ordine). Accelerazione elettromotrice e specchi magnetici. SN remnants e SN come fonti di CR sotto il ginocchio. Altre fonti di CR più energiche. Plot di Hillas. UHECR. Telescopi Cerenkov. Cut-off GZK. Elettroni e positroni nei CR. Astronomia gamma. Situazione sperimentale. GRB. Astronomia gamma con i telescopi Cerenkov. Fisica dei neutrini e astronomia dei neutrini. Sorgenti di neutrini astrofisiche e terrestri, naturali e artificiali. Panoramica della storia dei neutrini. Interazioni di neutrini; oscillazioni di neutrini nel vuoto e nella materia (effetto MSW). Neutrini di Majorana. Neutrini solari. Esperimenti e interpretazione. Neutrini atmosferici. Metodi di rivelazione e risultati sperimentali. Matrice PMNS di mixing. Misura di theta13 e della fase di violazione CP. Neutrini sterili. Geoneutrini e loro rivelazione. Neutrini da SN; le osservazioni di neutrini da SN1987A. Prima rivelazione di neutrini ad ultra-alta energia (extragalattici). Anisotropia e legge di potenza. Neutrini cosmologici relitti e stime sulle masse di neutrini. Misure di masse di neutrini dall’end-point del decadimento beta. Masse di neutrini e neutrino di Majorana in esperimenti di decadimento di doppio beta. L’universo oscuro. Evidenze astrofisiche della materia oscura (DM). Curve rotazionali di galassie a spirale; ammasso di galassie; il bullet cluster. Il modello standard del Big Bang. Panoramica sulla cosmologia. Le equazioni di Friedmann. La geometria dell’Universo. Il fondo cosmico a microonde (CMB); l’anisotropia di CMB; informazioni sulla geometria dell’Universo; il budget di Omega. L’espansione dell'Universo (legge di Hubble); SN tipo IA come candele standard; l’espansione sta accelerando; energia oscura. Sonde gravitazionali. Le oscillazioni acustiche barioniche. Modello di concordanza LambdaCDM. Materia oscura non barionica calda, tiepida e fredda. DM calda e neutrini. Candidati di DM. Disaccoppiamento delle particelle di DM nell’Universo primordiale. Relitti di DM fredda. Assioni e ricerche di assioni. Strategie per la rivelazione diretta di DM. Rivelazione indiretta. Panoramica delle tecniche sperimentali. Onde gravitazionali e tecniche di rivelazione. Follow up di coalescenza NS-NS. Astronomia multi-messenger.
 M. Spurio, Particles and Astrophysics, a multi-messenger approach. Springer. DOI 10.1007/978-3-319-08051-2.
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P.K.F. Grieder, Cosmic Rays at Earth. Elsevier.
+ referenze menzionate durante le lezioni, altre referenze saranno fornite su richiesta specifica
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