Particelle e interazioni fondamentali: Il mondo delle particelle

Sylvie Braibant · Giorgio Giacomelli · Maurizio Spurio

Jan 2010 · Springer Science & Business Media

About this ebook

Il libro intende fornire le conoscenze teoriche e fenomenologiche di base della struttura della materia a livello subatomico, presentando in maniera coordinata concetti e caratteristiche della fisica nucleare e della fisica delle particelle elementari.

Partendo da un livello di base (nomenclatura, classificazione, tecniche di accelerazione e di rivelazione delle particelle elementari), si passano in rassegna le proprietà delle interazioni fondamentali (elettromagnetica, debole e forte). Vengono descritti poi i risultati che confermano il Modello Standard del microcosmo, per terminare con i problemi ancora aperti. Per esempio, la violazione di CP attualmente misurata non spiega l’asimmetria materia-antimateria dell’Universo osservata; le oscillazioni dei neutrini e la quantità di materia oscura prevista dalla cosmologia sembra richiedere qualcosa oltre il Modello Standard.

Il libro è organizzato in modo da coprire gli argomenti dei corsi di Fisica Nucleare e Subnucleare della Laurea in Fisica, e dei corsi di Fisica delle Particelle della Laurea Magistrale.

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Il volume offre una prospettiva ad un tempo semplice e chiara della fisica delle particelle, nei suoi aspetti sia sperimentali che teorici. Dopo un’introduzione che, a partire dal concetto di atomo, discute i limiti all’idea di ‘’particella indivisibile’’ per poi arrivare al modello standard del microcosmo, all’universo primitivo ed ai quark e leptoni, vengono analizzati nei primi capitoli i fenomeni che accompagnano il passaggio di particelle nella materia, i rivelatori di particelle, gli acceleratori. Tale presentazione è accompagnata da numerosi esempi pratici e da applicazioni della cinematica relativistica ai processi di scattering. Nei successivi capitoli (4-5) vengono discussi i vari tipi di interazione, a partire da quella elettromagnetica, fornendo al contempo le regole per il calcolo dei più semplici processi di scattering, anche con l’utilizzo dei diagrammi di Feynman. Una discussione più approfondita delle interazioni deboli è fornita nel capitolo 8. Nei capitoli 6 e 7, dopo una presentazione dei principi d’invarianza, vengono discussi i processi d’interazione forte (sezioni d’urto, risonanze etc.) fino ad arrivare agli ottetti e decupletti fondamentali ed infine al modello statico dei quark. Una discussione dei risultati ottenuti nello studio delle interazioni elettrone-positrone, con particolare riferimento a quelli ottenuti al LEP, è fornita nel capitolo 9. Questa è seguita nel capitolo 10 da una presentazione dei risultati ottenuti nello studio dello scattering deep-inelastic dei leptoni su nucleone. Questo capitolo offre anche un’introduzione al modello dinamico a quark, alle funzioni di frammentazione ed infine all’andamento delle sezioni d’urto adroniche alle alte energie. Il modello standard è discusso nel capitolo 11 dove, partendo dalle teorie di gauge si arriva ai parametri della teoria elettrodebole e poi a brevi cenni alla cromodinamica quantistica. Vengono poi presentate nel capitolo 12 le osservazioni sperimentali e la fenomenologia relative alla violazione di CP nel decadimento dei mesoni K° e B°. Nel medesimo capitolo vengono discusse, con abbondanti dettagli relativi alle osservazioni più recenti, le oscillazioni dei neutrini. Un breve sommario delle teorie di grande unificazione è fornito nel capitolo 13. Questo contiene anche cenni alla stabilità del protone, ai monopoli magnetici, alla materia oscura ed infine una discussione dell’Universo primordiale e della teoria del Big-Bang. Infine l’ultimo capitolo è dedicato alla fisica nucleare, ai modelli nucleari, ai reattori, ai processi di fusione nucleare, sia nelle stelle che in laboratorio. Ciascuno dei capitoli è corredato da numerosi esempi pratici, che sono di grande aiuto nella comprensione dei fenomeni, e da richiami storici che rendono ancor più gradevole la lettura. Il libro appare particolarmente adatto agli studenti dei vari corsi di laurea in fisica, in modo particolare, almeno per ciò che riguarda i primi otto capitoli e l’ultimo, agli studenti del terzo anno della laurea di primo livello, indipendentemente da quelli che possano essere i loro curricula. Non vengono infatti mai persi di vista gli aspetti della fisica delle particelle che hanno avuto ricadute in altri settori, quali ad esempio la fisica medica, la fisica nucleare, l’astrofisica ed altri. I capitoli 9 e successivi costituiscono un’ottima base per tutti quegli studenti che intendano seguire uno dei curricula della laurea magistrale o del dottorato legati alla fisica delle particelle, alla fisica nucleare o all’astrofisica. V. Flaminio, Univesita' di Pisa http://prometeo.sif.it:8080/papers/online/sag/025/05-06/pdf/13-recensioni.pdf

Good book about astrophysics. BSc Nobile.