Fisica degli acceleratori 1
A.A. 2023/2024
Learning objectives
L'insegnamento 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.
Expected learning outcomes
Alla fine dell'insegnamento 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.
Course syllabus and organization
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1)- Caratteristiche generali degli acceleratori. Storia ragionata degli acceleratori: elettrostatici, a circolari, lineari. In particolare: ciclotrone, betatrone, sinctrotrone e linac. Perdiata energia per radiazione.
2)- Equazioni del moto. Dinamica trasversale in cmapo magnetico. Moto lineare, focalizzazione matrice di trasferimento e matrice di fascio. Emittanza. Adiabatic damping. Dinamica longitudinale, stabilità di fase, e campi elettrici.
3)- Quadrupoli magnetici. Matching e trasporto periodico.
4)- Equazioni di Hill. Matrice di trasferimento e stabilità . Matching e autoellissi. La cella FODO
5)- Risonanze. Teoria e classificazione
6)- Colliders. Luminosità. Esempio LHC.
7)- Limiti dei sincrotroni e colliders. Effetti collettivi: carica spaziale, tune shift, effetto fascio-fascio. Decadimento della luminosità.
8)- Leggi di scala per sincrotroni e colliders. Catena di acceleratori del CERN.
9) Tecnologie principali sviluppate per moderni acceleratori:
a. Cavita acceleranti
b. Magneti
c. Collimatori e assorbitori
d. Acceleratori al plasma
e. Acceleratori per sorgenti di luce: luce di sincrotrone, FEL e Compton inverso)
2)- Equazioni del moto. Dinamica trasversale in cmapo magnetico. Moto lineare, focalizzazione matrice di trasferimento e matrice di fascio. Emittanza. Adiabatic damping. Dinamica longitudinale, stabilità di fase, e campi elettrici.
3)- Quadrupoli magnetici. Matching e trasporto periodico.
4)- Equazioni di Hill. Matrice di trasferimento e stabilità . Matching e autoellissi. La cella FODO
5)- Risonanze. Teoria e classificazione
6)- Colliders. Luminosità. Esempio LHC.
7)- Limiti dei sincrotroni e colliders. Effetti collettivi: carica spaziale, tune shift, effetto fascio-fascio. Decadimento della luminosità.
8)- Leggi di scala per sincrotroni e colliders. Catena di acceleratori del CERN.
9) Tecnologie principali sviluppate per moderni acceleratori:
a. Cavita acceleranti
b. Magneti
c. Collimatori e assorbitori
d. Acceleratori al plasma
e. Acceleratori per sorgenti di luce: luce di sincrotrone, FEL e Compton inverso)
Prerequisiti
Equazioni differenziali 2° ordine
Fondamenti elettromagnetismo
Fondamenti elettromagnetismo
Metodi didattici
Lezione cattedratica
Discussione caratterisitiche e progettazione moderni "energy frontier colliders", a plasma e per sorgenti di luce.
Visita al LASA
Discussione caratterisitiche e progettazione moderni "energy frontier colliders", a plasma e per sorgenti di luce.
Visita al LASA
Materiale di riferimento
Dispense; Slides de corso e registrazione; 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
Relazione scritta su una tecnolgia e su un tipo di acceleratore (4-5 pagine)
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)
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)
Educational website(s)
Professor(s)
Ricevimento:
14-16 del Lunedi
Laboratorio LASA o Dipartimento di Fisica ((previo avviso via e-mail)