Incontri di Fisica 2011
INFN - Laboratori Nazionali di Frascati
5 - 7 Ottobre 2011
http://www.lnf.infn.it/edu/incontri/

GRUPPI DI LAVORO 
DESCRIZIONE
Misura della velocità dei raggi cosmici
L'esperimento e' finalizzato a semplici misure di grandezze fisiche (velocità della luce nel vuoto, velocità di deriva degli ioni in un gas in campo elettrico, determinazione della posizione del raggio cosmico) attraverso l'utilizzo di un semplice apparato tracciante per raggi cosmici. L'esperimento consiste nella messa a punto dei rivelatori (contatori a scintillazione e/o camere a gas a deriva), nella raccolta di dati tramite programmi di acquisizione su PC, e nella misura fisica che fara' uso di semplici strumenti statistici.
 
Rivelazione di Raggi Cosmici mediante rivelatori a fibre scintillanti e rivelatori a gas
Nel gruppo di lavoro verranno illustrate le principali caratteristiche di funzionamento dei rivelatori di particelle operanti con gas. In particolare ci si soffermerà sulle camere a deriva, che permettono di misurare con grande precisione le coordinate spaziali delle particelle cariche che incidono sui rivelatori. L'elemento cruciale di tale metodo, ossia la conoscenza della velocità' di deriva degli elettroni nella miscela di gas, verrà misurata direttamente in laboratorio. Studio delle prestazioni di un rivelatore a fibre scintillanti.
Misura del coefficiente di assorbimento di vari materiali in funzione dell'energia di un fascio di fotoni incidenti
L'esperienza consiste nel ricavare il valore del coefficiente di assorbimento di un dato materiale misurando l'intensità della radiazione trasmessa da un campione di spessore assegnato sottoposto ad un fascio collimato di fotoni monoenergetici di intensità conosciuta. Da questa misura è possibile anche ricavare la sezione d'urto totale dei fotoni. La misura viene effettuata per energie dei fotoni incidenti comprese tra 8 e 50 keV ed utilizzando un  rivelatore al Silicio.
 
Misura della massa dell'elettrone
L'esperienza consiste nella calibrazione in energia e nella misura della risoluzione energetica di uno spettrometro gamma basato su un rivelatore a Ioduro di Sodio (NaI), utilizzando sorgenti radioattive di calibrazione (Sodio 22, Cesio 137, Cobalto 60). In particolare, lo studio delle caratteristiche dello spettro osservato nel caso del Sodio 22 consentirà di dedurre, con buona approssimazione, la massa dell'elettrone.
 
Rivelazione di particelle con cristalli scintillanti
L'esperienza si propone di caratterizzare le prestazioni di un semplice rivelatore a fibre scintillanti. L'apparato sperimentale verrà approntato al fine di consentire la determinazione della lunghezza di attenuazione e della risoluzione temporale delle fibre. Inoltre sarà possibile determinare la risoluzione spaziale lungo la coordinata longitudinale misurando la differenza nei tempi di raccolta della luce ai due estremi della fibra stessa.
 
Rivelatori risonanti di onde gravitazionali
I rivelatori gravitazionali risonanti utilizzano come elementi sensibili cilindri delle dimensioni di circa tre metri di lunghezza e 60 centimetri di diametro, del peso di due tonnellate, raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto. Il materiale utilizzato è una lega di alluminio, con speciali caratteristiche meccaniche e termiche. Nel corso dell'esperienza, dopo aver discusso le principali caratteristche di un rivelatore gravitazionale risonante, si misureranno alcune delle proprieta' dei materiali utilizzati, a temperatura ambiente e alla temperatura dell'azoto liquido.
 
Misure di soglie di assorbimento di elementi con basso numero atomico utilizzando raggi X molli
La spettroscopia di assorbimento X o XAS (X-ray Absorption Spectroscopy) studia l'andamento del coefficiente di assorbimento di una sostanza, di cui si vuole conoscere la struttura atomica, in funzione dell'energia della radiazione incidente nella regione dei raggi X. L'energia dei fotoni X incidenti dipende dall'atomo da studiare perchè il processo che prevale nella interazione radiazione-materia alle energie considerate è l'assorbimento fotoelettrico.
Visto che questo tipo di spettroscopia richiede di poter cambiare l'energia della radiazione in maniera continua ed in un ampio intervallo, la sorgente ideale per questo tipo di studi è la radiazione di sincrotrone. La lezione prevede un'introduzione sulla radiazione di sincrotrone, le sue potenzialità nello studio della struttura della materia, la spiegazione del funzionamento di una linea che usa raggi X molli e di come si effettuano le misure di assorbimento. La parte pratica consistera' nella preparazione di campioni da misurare e nella discussione dei risultati ottenuti.
Misura della costante di Planck
L'esperienza ha lo scopo di determinare il valore della costante di Planck a partire dalla misura della tensione di conduzione di due LED che emettono su lunghezze d'onda diverse. Dopo una lezione introduttiva (nella quale si ricostruirà anche il percorso storico che ha portato alla formulazione della meccanica quantistica) verrà eseguita la misura, dapprima con una strumentazione "semplice" poi con strumentazione più complessa per una misura più raffinata.

Analisi dati (DELPHI)
Si analizzano visivamante mille eventi di decadimento del bosone Z0, raccolti dall'esperimento DELPHI al CERN. Attraverso semplici criteri topologici e cinematici si determinano, evento per evento, la natura degli stati finali, e, con un semplice esperimento di conteggio, se ne valutano i relativi rapporti di decadimento.
Il risultato è poi confrontato con quello ottenuto dagli esperimenti LEP, e con le previsioni della teoria elettrodebole.

Applicazioni di statistica
L'esperienza prevede lo svolgimento di alcuni semplici esercizi di statistica e teoria della probabilità sia di interesse generale sia con applicazioni nel campo della fisica delle particelle elementari.
 
Superconduttività e l'effetto Meissner nei superconduttori ceramicici granulari ad alta temperatura critica
Lo scopo dell'incontro è conoscere il fenomeno superconduttivo. Sperimentalmente sarà caratterizzato l'effetto "Meissner" di un materiale superconduttore ceramico. Sarà mostrata la levitazione di un piccolo magnete su un superconduttore e la misura di superconduttività magnetica in funzione della temperatura. Verrà effettuata una lezione introduttiva del fenomeno e la presentazione delle esperienze che seguiranno in laboratorio.
 

Meccanica Quantistica: una proposta didattica
A seguito della partecipazione ad un concorso promosso dal MIUR, i LNF hanno ricevuto un finanziamento per l'acquisto di strumentazione utile alla strutturazione di uno stage per studenti del quarto e quinto anno di scuola secondaria di secondo grado. Si è scelto di affrontare un percorso didattico incentrato sui fondamenti della meccanica quantistica (dualità onda-corpuscolo, quantizzazione dei livelli energetici, principio d'indeterminazione, non-località) e sulle sue applicazioni future e futuribili (computer quantistici, crittografia e teletrasporto). Nel gruppo di lavoro verranno discussi il programma scientifico, la strumentazione scelta, la metodologia didattica.

 
Rivelazione raggi cosmici ad alta energia
Extreme Energy Events è un progetto nazionale che ha come obiettivo la rivelazione di raggi cosmici ad alta energia tramite la ricerca delle coincidenze temporali degli eventi utilizzando una rete di rivelatori sparsi sul territorio italiano. L’esperimento è fatto in collaborazione con gli studenti e gli insegnanti delle scuole secondarie superiori dalla costruzione dei rivelatori presso i laboratori del CERN, all’installazione degli stessi presso le sedi scolastiche, fino all’analisi dei dati. Il gruppo di lavoro propone la realizzazione di un sistema per poter gestire le stazioni EEE a distanza, via internet, utilizzando un microcontrollore (CUBLOC CB405RT). In tal modo sara' possibile gestire la tensione di lavoro, il sistema di acquisizione dati e misurare l'efficienza dei rivelatori.
 
Analisi dati esperimento Alice a LHC
ALICE è uno dei quattro esperimenti del LHC ed è dedicato allo studio del Quark Gluon Plasma (QGP), lo stato in cui si trovava l'Universo a circa 10-5 secondi dal Big Bang. In tale gruppo di lavoro si affronterà la tematica del QGP con le connessioni alla cosmologia e si effettuerà l'analisi di dati reali, in ambiente root, alla ricerca delle particelle Lambda e Cascade in relazione alla segnatura della produzione del plasma.
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