INGLESE

Programma sintetico:

• Il potenziale nucleare
• La materia nucleare infinita
• Modelli microscopici per sistemi nucleari finiti
• Teoria della perturbazione a molti corpi per sistemi nucleari finiti
• Similarity Renormalization Group (SRG)
• In-Medium SRG

- Nuclear Forces - Author: R. Machleidt, doi:10.4249/scholarpedia.30710
- An Advanced Course in Computational Nuclear Physics - Editors M. Hjorth-Jensen, M. P. Lombardo, U. van Kolck, Springer.
- A Shell Model Description of Light Nuclei - Author: I. S. Towner, Clarendon Press, Oxford.

RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO:
Gli studenti dovrebbero acquisire una comprensione generale degli approcci moderni al problema della struttura nucleare. In particolare, alla fine del corso, dovrebbero essere familiari con 1) la comprensione delle forze nucleari basate sul loro legame con la cromodinamica quantistica (QCD), 2) la descrizione dei sistemi nucleari in termini di gradi di libertà microscopici e 3) lo stato attuale della teoria della struttura nucleare.

CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti dovranno anche comprendere come gli argomenti trattati derivino dai principi fondamentali della QCD e all'interno di un quadro di nuclei in termini dei gradi di libertà dei loro nucleoni costituenti. La verifica della conoscenza e comprensione avviene attraverso test scritti e orali.

APPLICAZIONE DI CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
Gli studenti dovrebbero acquisire la capacità di risolvere problemi meccanici quantistici relativi agli argomenti elencati nei risultati dell'apprendimento.

FORMULAZIONE DI GIUDIZI:
È richiesta la capacità di selezionare il miglior approccio per risolvere il problema nucleare a molti corpi.

ABILITÀ DI COMUNICAZIONE:
È richiesta la capacità di comunicare e spiegare le conoscenze acquisite a un pubblico con i prerequisiti del corso presente.

ABILITÀ DI APPRENDIMENTO:
Sarà data la possibilità di approfondire alcuni argomenti trattati mediante libri di testo, monografie e articoli scientifici, se richiesto dall'interesse e dalla comprensione. È richiesta la capacità di gestire la letteratura scientifica esistente sugli argomenti trattati.

La conoscenza della Meccanica Quantistica e dei fondamenti della Fisica Nucleare

Il corso è strutturato in 40 ore di lezioni frontali e 12 ore per esercitazioni in aula. È vivamente consigliato partecipare alle lezioni, ma non obbligatorio, e interagire con l'insegnante. Il corso prevede lezioni con utilizzo della lavagna. Saranno inoltre forniti materiali didattici per ulteriori studi dopo le lezioni.

Durante il corso, la valutazione degli studenti verrà effettuata mediante test scritti che includono uno o due problemi relativi agli argomenti trattati durante un segmento specifico del corso. Agli studenti sarà consentito consultare un testo specifico durante i test scritti.
Se l'esito di questi test non sarà complessivamente soddisfacente, sarà obbligatorio superare un test scritto che include problemi su tutti gli argomenti trattati durante il corso.
Infine, gli studenti affronteranno un esame orale. La valutazione finale sarà espressa in trentesimi.

Nessuna

• Il potenziale nucleare: panoramica storica, fondamenti teorici della Teoria dei Campi Efficaci (EFT), EFT non relativistica, simmetrie e conteggio di potenza, EFT per sistemi nucleari, EFT senza pioni, il sistema a onde s di due nucleoni, il sistema a tre nucleoni.
• La materia nucleare infinita: proprietà di base della materia nucleare, il modello del gas di Fermi, l'approccio di Brueckner-Hartree-Fock, la teoria di Brueckner-Hartree-Fock all'ordine più basso, l'equazione di stato della materia nucleare infinita.
• Modelli microscopici per sistemi nucleari finiti: la teoria di Hartree-Fock, la teoria dell'interazione a configurazione completa, il modello a guscio nucleare, la teoria del cluster accoppiato.
• Teoria delle perturbazioni a molti corpi per sistemi nucleari finiti: l'espansione di Goldstone, il calcolo della matrice di reazione di Brueckner.
• Il Similarity Renormalization Group (SRG): concetto, un toy-model bidimensionale, il modello di pairing, l'evoluzione delle interazioni nucleari.
• In-Medium-SRG : ordinamento normale e teorema di Wick, equazioni di flusso di SRG nel mezzo, disaccoppiamento, scelta del generatore, soluzione SRG nel mezzo dell'hamiltoniana di accoppiamento.

English

Synthetic Program:
• The nuclear potential
• The infinite nuclear-matter system
• Microscopic models for finite nuclear systems
• Many-body perturbation theory for finite nuclear systems
• The Similarity Renormalization Group (SRG)
• The In-Medium SRG

General reference books
- Nuclear Forces - Author: R. Machleidt, doi:10.4249/scholarpedia.30710
- An Advanced Course in Computational Nuclear Physics - Editors M. Hjorth-Jensen, M. P. Lombardo, U. van Kolck, Springer.
- A Shell Model Description of Light Nuclei - Author: I. S. Towner, Clarendon Press, Oxford.

LEARNING OUTCOMES:
Students should acquire a general understanding of modern approaches to the nuclear structure problem. In particular, at the end of the course, they should be familiar with 1) the understanding of nuclear forces based on their link with quantum chromodynamics (QCD), 2) the description of nuclear systems in terms of microscopic degrees of freedom, and 3) present status of nuclear structure theory.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING:
Students will also need to understand how the covered topics come out from the basic principles of QCD and within a picture of nuclei in terms of the degrees of freedom of their constituent nucleons. The verification of knowledge and understanding is done with written and oral tests.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING:
Students should acquire the ability the skills to solve quantum mechanical problems related to the topics listed in the learning outcomes.

MAKING JUDGEMENTS:
It is required the ability to select the best approach to solve the many-body nuclear problem.

COMMUNICATION SKILLS:
It is required the ability to communicate and explain the knowledge acquired to an audience with the prerequisites of present course.

LEARNING SKILLS:
The possibility will be given to deepen some topics covered by means of textbooks and monographs and scientific articles, if required by the interest and understanding. The ability to manage existing scientific literature on the topics covered is required.

Knowledge of Quantum Mechanics and fundamentals of Nuclear Physics

The course is structured in 40 hours of frontal lectures and 12 hours for classroom exercises.
It is highly recommended to attend the classes, but not compulsory, and interact with the teacher.
The course includes classes using the blackboard. Educational material will also be provided for further study after the classes.

During the course the students’ assessment will be performed by written tests that includes one or two problems about topics that have been covered during a specific segment of the course. Students will be allowed consulting one specific text during the written tests.
If the outcome of these tests will not be overall satisfactory, it is mandatory to pass a written test including problems about all topics covered during the course.
Finally, students will take an oral test. The final grade will be expressed in thirtieths.

None

• The nuclear potential: historical overview, theoretical foundations of Effective Field Theory (EFT), nonrelativistic EFT, symmetries and power counting, EFT for nuclear systems, pionless EFT, the two-nucleon s-wave system, the three-nucleon system.
• The infinite nuclear-matter system: basic properties of the nuclear matter, the Fermi gas model, the Brueckner-Hartree-Fock approach, the lowest order Brueckner-Hartree-Fock theory, the equation of state of the infinite nuclear matter.
• Microscopic models for finite nuclear systems: the Hartree-Fock theory, the full configuration interaction theory, the nuclear shell model, the coupled cluster theory.

• Many-body perturbation theory for finite nuclear systems: the Goldstone expansion, the calculation of the Brueckner reaction matrix.
• The Similarity Renormalization Group (SRG): concept, a two-dimensional toy problem, the pairing model, evolution of nuclear interactions.
• The In-Medium SRG: normal ordering and Wick’s theorem, the In-Medium SRG flow equations, decoupling, choice of the generator, In-Medium SRG solution of the pairing Hamiltonian.