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La fisica nucleare è il campo di fisica che studia le particelle elementari e le interazioni della parte interna dell'atomo, cioè il nucleo. Gli esperimenti iniziali di fisica nucleare comprendono lo studio della radioattività naturale, alla conclusione del diciannovesimo secolo, e la dimostrazione dell'esistenza del nucleo all’inizio del ventesimo secolo. Nuovi costituenti elementare si sono aggiunti negli anni seguenti con le scoperte del protone ed il neutrone, che ha inoltre permesso la valutazione dell’energia di legame del nucleo. Negli anni 30 alcuni lavori teorici hanno proposto l'esistenza della forza nucleare forte, una forza attrattiva che tiene insieme i nucleoni e che si manifesta per mezzo di particelle virtuali denominate mesoni, e la forza nucleare debole, responsabile di un certo decadimento radioattivo nucleare; queste forze sono due delle quattro interazioni fondamentale presenti in natura. Vari modelli differenti sono stati sviluppati per spiegare il comportamento dei nucleoni all'interno dei nuclei, come insieme collettivo o come singole diverse entità, e per giustificare le varie proprietà dei nuclei, quali la massa, le energie dei livelli di eccitazione, i modi di decadimento naturali o indotti. I modelli nucleari, le interazioni fondamentali e le proprietà dei nucleoni sono stati studiati esaminando i vari prodotti di reazioni nucleari indotte, in cui i nuclei e le particelle si scontrano ad energia sempre più elevata; gli acceleratori di particelle sono così divenuti strumenti fondamentali per questo campo di ricerca, insieme agli apparati in grado di rilevare i prodotti di reazione.

Al giorno d'oggi le varie linee di ricerca interconnesse tra loro costituiscono l’oggetto di studio della fisica nucleare; le proprietà dei singoli nucleoni e di altre particelle ad interazione forte, l’equazione dsi stato della materia nucleare e adronica ed il suo comportamento in condizioni estreme di pressione e temperatura, le transizioni di fase liquido-gas e Quark Gluon Plasma (QGP), i differenti meccanismi di reazione, la produzione dei nuclei molto esotici, lo studio sulla struttura nucleare, le reazioni nucleari di interesse astrofisico sono alcuni esempi degli argomenti studiati sia dal punto di vista sperimentale che teorico.

Allo stesso tempo la fisica nucleare interagisce strettamente con altri domini di ricerca, come la fisica delle particelle, il ramo della fisica che si è evoluto dalla fisica nucleare e che studia i costituenti elementari della materia e le loro interazioni, l' astrofisica e fisica astro-particellare. Una applicazione diretta della fisica nucleare può essere trovata nell'energia nucleare, proveniente dalla fissione o dalla fusione, ma questo dominio di ricerca è anche la base per una vasta gamma di applicazioni, nel settore medico (es. medicina nucleare, risonanza magnetica, trattamento adronico del cancro), nell’analisi dei materiali (es. impiantazione ionica, analisi con fascio ionico) e nell’ambito dei beni culturali (es. datazione con metodi nucleari). Inoltre, grazie allo sforzo continuo per il miglioramento degli strumenti utilizzati per la ricerca teorica e sperimentale, la fisica nucleare contribuisce fortemente allo sviluppo di vari settori come le tecnologie avanzata (es. tecniche criogeniche e di alto vuoto), l'elettronica, le reti di calcolo e l’informatica (es. il WEB e la GRID computazionale).

La fisica nucleare è da sempre uno degli argomenti della ricerca condotta al Dipartimento di Fisica ed Astronomia. Nel 1955 il Centro Siciliano per la Fisica Nucleare e la Struttura della Materia (CSFNSM) ha acquistato con l' Università di Catania un acceleratore Van de Graaf da 2 MV che ha permesso l’ inizio dell' attività di ricerca sperimentale a Catania. Circa venti anni dopo l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ente di ricerca che si occupava di fisica nucleare in Italia dal 1950 e che era già presente con una sua sezione all'interno del reparto di fisica, ha deciso di installare a Catania uno dei suoi laboratori nazionali, il Laboratorio Nazionale del Sud (LNS), dedicato allo studio della fisica nucleare per mezzo di due acceleratori di particelle.

Oggi gli afferenti al Dipartimento di Fisica ed astronomia, in collaborazione con l’ INFN, si occupano di fisica nucleare, sia dal punto di vista sperimentale che teorico, a Catania così come in molti laboratori e centri di ricerca dappertutto in Europa e nel mondo, dando sempre contributi fondamentali nella loro linea di ricerca.

 

 

Ultimo aggiornamento Mercoledì 21 Aprile 2010 08:43
 

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