Introduction to astroparticle physics
Prerequisiti
Il corso è rivolto a studenti del terzo anno della laurea triennale.
Programma
Messaggeri dell’universo - Introduzione generale alla fisica delle astroparticelle. Motivazioni scientifiche e panorama sperimentale.
Raggi cosmici: particelle dal cielo - Scoperta e origine dei raggi cosmici. Spettro energetico, composizione, tecniche di rivelazione diretta e indiretta. Esperimenti storici e attuali.
Cosmologia e fondo a microonde - Radiazione cosmica di fondo (CMB): dall’osservazione di Penzias e Wilson alle misure del satellite Planck.
L’universo a raggi gamma - Produzione di raggi gamma in sorgenti astrofisiche. Meccanismi di emissione. Esperimenti.
Neutrini dal Sole e dallo spazio profondo - Origine dei neutrini solari, atmosferici ed extragalattici. Tecniche di rivelazione ed esperimenti cruciali. Neutrini da supernova.
Alla ricerca della materia oscura - Evidenze astrofisiche della materia oscura. Candidati. Strategie sperimentali: rivelazione diretta, indiretta. Esperimenti sotterranei.
Onde gravitazionali: ascoltare l’universo oscuro - Interferometri gravitazionali, sorgenti astrofisiche, segnali GW. Connessioni con l’astrofisica delle alte energie.
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.
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