Introduction to astroparticle physics
Prerequisiti
Il corso è rivolto principalmente a studenti del terzo anno della laurea triennale.
Programma
Messaggeri dell’universo - Introduzione generale alla fisica delle astroparticelle. Motivazioni scientifiche e panorama sperimentale.
Neutrini dal Sole e dallo spazio profondo - Neutrini solari, atmosferici ed extragalattici. Oscillazioni di neutrino. Tecniche di rivelazione ed esperimenti cruciali. Supernova 1987A.
Onde gravitazionali: ascoltare l’universo oscuro - Interferometri gravitazionali, sorgenti astrofisiche, segnali GW. Connessioni con l’astrofisica delle alte energie.
L'universo ad alta energia: raggi cosmici, gamma.
Astronomia multimessaggera: da SN1987A a GW170817 - Casi storici e recenti di osservazione multimessaggera. Coordinamento tra rivelatori di particelle, fotoni e GW. Impatto su astrofisica, cosmologia, fisica nucleare, fisica fondamentale.
Alla ricerca della materia oscura - Evidenze astrofisiche della materia oscura. Candidati. Strategie sperimentali: rivelazione diretta, indiretta. Esperimenti sotterranei.
Cosmologia e fondo a microonde - Radiazione cosmica di fondo (CMB): dall’osservazione di Penzias e Wilson alle misure del satellite Planck.
Prospettive - Prospettive future nella fisica delle astroparticelle: sfide scientifiche, esperimenti in programma e connessioni interdisciplinari.
Obiettivi formativi
Fotoni, raggi cosmici, neutrini e onde gravitazionali rappresentano i messaggeri fondamentali attraverso cui indaghiamo l’universo. La fisica delle astroparticelle, al crocevia tra fisica delle alte energie, astrofisica e cosmologia, offre oggi strumenti essenziali per esplorare i fenomeni più estremi del cosmo e approfondire la conoscenza delle interazioni fondamentali.
Il corso fornisce una panoramica introduttiva e aggiornata sulle principali linee di ricerca nel settore, con particolare attenzione alle motivazioni scientifiche, alle tecniche sperimentali di rivelazione e alle prospettive future nell’ambito dell’osservazione multi-messenger.
Riferimenti bibliografici
A. De Angelis, M. Pimenta - Introduction to particle and astroparticle physics - Springer
M. Spurio - Particles and astrophyics - Springer
E. Roulet, F. Vissani - Neutrinos in physics and astrophysics - World Scientific
M. Maggiore - Gravitational Waves - Oxford
D. Maoz - Astrophysics in a nutshell - Princeton
L. Bergstrom, A. Goobar - Cosmology and astroparticle physics - Springer