Ho scritto questi temi durante la mia preparazione ai concorsi di
ammissione al Dottorato di Ricerca in Fisica nel 1995. La loro
generalita' li rende utili anche per altri tipi di concorso.
Sentitevi liberi di approfittarne...
Purtroppo nella conversione da word a html si sono perse alcune
formattazioni e informazioni su caratteri speciali. Certe formule
sembreranno un po' strane, anche se con un po' di acume possono
essere comprese. Non appena avro' tempo li mettero' a posto!
Le proprietà della statistica di Bose
Dopo una trattazione del sistema di due particelle identiche e la
derivazione della formula per la distribuzione di Bose attraverso
calcolo combinatorio, segue una discussione dell'elio liquido superfluido
e il calcolo della sua temperatura critica.
I Calorimetri
Ad una introduzione tesa a mostrare l'importanza dei calorimetri nella
fisica delle alte energie segue una dettagliata discussione dei parametri
costruttivi e intrinseci piu' importanti per i calorimetri elettromagnetici
e adronici, e un semplice esempio delle risoluzioni tipiche ottenibili con
questi dispositivi nella fisica dei jets adronici.
Il principio di corrispondenza
Vengono descritti il modello di Bohr per l'atomo di idrogeno, la formula di
Raleigh per la radiazione dalle cavita' isoterme, e le formule di Curie e
Langevin per il paramagnetismo, mostrando in ciascun caso l'applicazione
del principio di corrispondenza.
La statistica di Fermi-Dirac
Viene derivata la formula di Fermi-Dirac con un calcolo combinatorio, e discussa la teoria classica del calore specifico nei metalli e il sopravvento della
teoria quantistica.
Le proprieta' quantistiche della radiazione elettromagnetica
Dopo una breve introduzione storica viene descritto l'effetto fotoelettrico
e l'esperimento di Millikan per la sua misura. Viene poi considerato l'effetto
Compton e derivata la sua formula. Segue una trattazione della produzione
di coppie elettrone-positrone.
L'interferenza
Viene descritto in termini generali il fenomeno dell'interferenza in fisica
classica. Successivamente e' trattata l'interferenza a livello quantistico
nel sistema dei mesoni K0.
Misure della costante di Planck
Dopo una discussione con taglio storico delle
prime misure della costante di Planck con l'interpolazione dello spettro
di corpo nero e tramite l'effetto fotoelettrico, viene trattata la teoria
BCS della superconduttivita' e descritto l'esperimento di misura di h
compiuto nel 1966 usando giunzioni Josephson in corrente alternata.
Il principio di Pauli e le sue conseguenze
Ad una descrizione quantistica del sistema di due fermioni identici e l'enunciazione del principio di Pauli seguono una discussione dell'effetto termoionico
e la previsione del numero quantico di colore per interpretare la particella
Delta++ come stato (uuu).
I primi passi della teoria dei quanti
Una trattazione termodinamica del problema della radiazione dalle cavita' isoterme porta alla derivazione delle leggi di Stefan, di Wien e di Raleigh. Viene
poi descritto il lavoro di Planck e il suo successo nello spiegare il problema
del corpo nero.
Fenomeni di risonanza in fisica contemporanea
Dopo una discussione dell'esperimento di Anderson e Fermi e la scoperta delle
prime risonanze adroniche viene derivata l'espressione della formula di Breit-Wigner. La discussione della spettroscopia adronica porta a esaminare la struttura gruppale del modello a quark mediante i diagrammi di Young. Viene quindi
descritta la scoperta congiunta del quark charm a SLAC e Brookhaven e il
successo della teoria di Glashow-Iliopulous-Maiani che prevedeva la sua
esistenza.
Lo scattering come metodo di indagine della struttura dei sistemi fisici
L'esperimento di Rutherford introduce una trattazione semplificata dello scattering con le onde parziali. Viene poi trattato il deep inelastic scattering e derivato lo scaling di Bjorken, e discusse le prime evidenze dei quarks. Uno sguardo al futuro dello scattering conclude il tema.
Numeri quantici e regole di selezione
La transizione tra due stati tramite perturbazione di un sistema descritto
dall'equazione di Schroedinger introduce l'argomento delle regole di selezione,
che vengono derivate nel caso di un'onda e.m. polarizzata linearmente che
incida su un atomo idrogenoide. Segue una dissertazione sul numero quantico
di parita', il tau-theta puzzle, l'esperimento di Wu, e una breve descrizione
dell'hamiltoniana debole e della presenza di termini di violazione di P al
suo interno.
Simmetrie, principi di invarianza e leggi di conservazione nella fisica contemporanea
Una trattazione quantomeccanica della conservazione dell'impulso e del momento
angolare permette di esplorare l'argomento. Segue una trattazione della
non conservazione della parita' nelle interazioni deboli, e una discussione
del modello standard e delle sue proprieta' gruppali.
Lo spin e le sue evidenze sperimentali
L'esperimento di Stern-Gerlach introduce l'argomento dell'evidenza sperimentale dello spin. Dopo una descrizione dell'equazione di Dirac, viene introdotto
il concetto di elicita' e l'esperimento di Goldhaber-Grodzins e Sunjar per
la misura dell'elicita' del neutrino.
La dualita' onda-corpuscolo
Breve descrizione dell'esperimento di Young in due versioni
Le interazioni deboli dei nuclei
Dall'hamiltoniana debole si passa a discutere i bilineari invarianti della
teoria, e il problema di determinare la forma esatta dei termini che
contribuiscono in H. Cio' introduce l'esperimento di Goldhaber, che viene
trattato in maniera dettagliata.