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Corso base sugli acceleratori di particelle

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Corso base sugli acceleratori di particelle

Per tutti i livelli

Corso base sugli acceleratori di particelle

Padroneggiare la fisica e l'ingegneria dietro le macchine che sondano i più piccoli costituenti dell'universo. Questo corso La guida dai fondamenti delle particelle subatomiche attraverso l'ottica dei fasci, i sistemi a radiofrequenza e le applicazioni reali degli acceleratori. Che Lei stia entrando nel settore o ampliando la Sua esperienza, acquisirà le basi rigorose e pratiche che la fisica degli acceleratori richiede.

Dedika per aziende

Cosa imparerai:

Comprendere la classificazione delle particelle subatomiche, le forze fondamentali e la dinamica relativistica dei fasci.
Analizzare come i campi elettrici e magnetici accelerano, focalizzano e guidano i fasci di particelle cariche.
Confrontare le principali architetture degli acceleratori, inclusi ciclotroni, linac, sincrotroni e collider.
Applicare il formalismo delle matrici di trasferimento e i parametri di Twiss per progettare e valutare reticoli di acceleratori.
Identificare i meccanismi di instabilità dei fasci e selezionare strategie di mitigazione appropriate per fasci ad alta intensità.
Valutare le applicazioni degli acceleratori che comprendono sorgenti di luce di sincrotrone, laser a elettroni liberi e sistemi per terapia medica.

Come studi in modo pratico Corso base sugli acceleratori di particelle

Come metti in pratica Corso base sugli acceleratori di particelle

Per te che sei un'azienda e vuoi formare il tuo team

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Contenuto del corso

8 Capitoli • 39 LezioniDurata tra 4 e 360 ore (decidi tu)

Capitolo 1Vedi dettagli

Fondamenti della fisica delle particelle

Lezione 1 • Classificazione delle particelle subatomiche
Tratta quark, leptoni, bosoni e adroni con i loro numeri quantistici. Stabilisce il vocabolario delle particelle utilizzato in tutto il corso.
Lezione 2 • Forze e interazioni fondamentali
Esamina le quattro forze fondamentali, le loro intensità relative e i loro raggi d'azione. Collega i mediatori di forza al comportamento delle particelle all'interno degli acceleratori.
Lezione 3 • Relatività ristretta per acceleratori
Introduce il fattore di Lorentz, la dilatazione dei tempi e la quantità di moto relativistica. Questi concetti sono essenziali per comprendere la dinamica dei fasci ad alta energia.
Lezione 4 • Unità di misura e scale nella fisica delle particelle
Definisce l'elettronvolt, le unità naturali e le unità di sezione d'urto. Fornisce la struttura quantitativa per tutti i contenuti tecnici successivi.

Capitolo 2Vedi dettagli

Principi dell'accelerazione di particelle

Lezione 1 • Campi magnetici e guida del fascio
Esamina la forza di Lorentz, la rigidità magnetica e il raggio di curvatura. Stabilisce come i magneti dipolari guidano i fasci lungo percorsi curvi.
Lezione 2 • Stabilità di fase e moto longitudinale
Tratta il principio di stabilità di fase e le oscillazioni di sincrotrone. Mostra come le particelle rimangono raggruppate durante l'accelerazione.
Lezione 3 • Focalizzazione del fascio con quadrupoli
Introduce i magneti quadrupolari, i campi a gradiente e la focalizzazione a gradiente alternato. Collega la focalizzazione trasversale al confinamento del fascio.
Lezione 4 • Fondamenti dell'accelerazione a radiofrequenza
Introduce le cavità RF, i modi risonanti e la fase sincrona. Spiega perché i campi RF sono preferiti ai campi statici per l'accelerazione ad alta energia.
Lezione 5 • Campi elettrici e accelerazione di particelle
Tratta la legge di Coulomb, la differenza di potenziale e il guadagno di energia per gap. Spiega direttamente come le particelle acquisiscono energia cinetica in una struttura accelerante.

Capitolo 3Vedi dettagli

Tipi di acceleratori di particelle

Lezione 1 • Sincrotroni e anelli di accumulazione
Introduce i magneti a rampa, la sincronizzazione RF e gli schemi di iniezione. Dimostra come i sincrotroni raggiungono le energie più elevate delle particelle.
Lezione 2 • Collisori e macchine a bersaglio fisso
Confronta l'energia nel centro di massa nelle modalità collisore rispetto a bersaglio fisso. Guida gli studenti nell'abbinare il tipo di macchina agli obiettivi fisici.
Lezione 3 • Acceleratori elettrostatici
Tratta gli acceleratori Van de Graaff, Cockcroft-Walton e Tandem. Stabilisce il metodo di accelerazione più semplice come riferimento per il confronto.
Lezione 4 • Ciclotroni e ciclotroni isocroni
Tratta la condizione di risonanza del ciclotrone, la geometria delle D e il design isocrono. Spiega come i ciclotroni realizzano un funzionamento compatto a fascio continuo.
Lezione 5 • Acceleratori lineari
Esamina i linac a tubi di deriva, le strutture a onda progressiva e i linac superconduttori. Mostra come la geometria lineare eviti le perdite per radiazione di sincrotrone.

Capitolo 4Vedi dettagli

Ottica del fascio e dinamica trasversale

Lezione 1 • Matrici di trasferimento e progettazione del reticolo
Utilizza il formalismo matriciale per tracciare le particelle attraverso gli elementi ottici. Consente agli studenti di progettare e analizzare reticoli semplici per acceleratori.
Lezione 2 • Parametri di Twiss e funzioni beta
Definisce i parametri di Twiss alfa, beta e gamma e il loro significato fisico. Collega la progettazione del reticolo al controllo dell'inviluppo del fascio.
Lezione 3 • Emittanza e spazio delle fasi
Introduce l'emittanza normalizzata e geometrica e il teorema di Liouville. Spiega perché l'emittanza è la figura di merito chiave per la qualità del fascio.
Lezione 4 • Cromaticità e correzione con sestupoli
Definisce la cromaticità e il suo effetto sulla dispersione del tune. Mostra come i magneti sestupolari correggono le aberrazioni cromatiche in un anello.
Lezione 5 • Equazioni del moto trasversale
Deriva l'equazione di Hill dalla forza di Lorentz in un reticolo periodico. Fornisce le basi matematiche per tutti i calcoli di ottica del fascio.

Capitolo 5Vedi dettagli

Sistemi RF e controllo longitudinale del fascio

Lezione 1 • Diagnostica longitudinale del fascio
Introduce la misura della lunghezza dei bunch, i monitor di fase e i segnali Schottky. Fornisce gli strumenti diagnostici necessari per verificare la qualità longitudinale del fascio.
Lezione 2 • Progettazione e modi della cavità RF
Tratta la geometria della cavità a pillola, i modi TM e i profili di campo. Stabilisce le basi elettromagnetiche per tutte le strutture di accelerazione RF.
Lezione 3 • Tecnologia RF superconduttrice
Esamina le cavità in niobio, i sistemi criogenici e la resistenza superficiale. Spiega i vantaggi in termini di efficienza della RF superconduttrice rispetto ai sistemi a conduzione normale.
Lezione 4 • Carico del fascio e controllo a retroazione
Analizza la tensione indotta dal fascio, la corrente del generatore e la retroazione RF a basso livello. Mostra come gli anelli di retroazione mantengono un'accelerazione stabile nonostante il carico del fascio.
Lezione 5 • Sorgenti di potenza RF e amplificatori
Esamina klystron, magnetron e amplificatori a stato solido come sorgenti di potenza RF. Collega le caratteristiche della sorgente di potenza al riempimento della cavità e al carico del fascio.

Capitolo 6Vedi dettagli

Diagnostica e strumentazione del fascio

Lezione 1 • Misura del profilo trasversale del fascio
Esamina scanner a filo, monitor a schermo e monitor a luce di sincrotrone. Fornisce metodi per misurare l'emittanza e la dimensione del fascio.
Lezione 2 • Monitoraggio delle perdite di fascio
Introduce camere a ionizzazione, diodi PIN e monitor di perdita a scintillatore. Spiega come i segnali di perdita attivano gli interblocchi di protezione della macchina.
Lezione 3 • Monitor di posizione del fascio
Tratta BPM a bottone, BPM a stripline ed elettronica di elaborazione del segnale. Stabilisce la misura di posizione come input primario per la retroazione sull'orbita.
Lezione 4 • Misura della corrente e dell'intensità del fascio
Esamina trasformatori di corrente DC, trasformatori di corrente veloci e coppe di Faraday. Collega la misura dell'intensità alla protezione della macchina e alla messa a punto.
Lezione 5 • Misura del tune e della cromaticità
Tratta la misura del tune di betatrone tramite kicker, l'inseguimento del tune con PLL e le scansioni di cromaticità. Collega la misura ai flussi di lavoro di correzione dell'ottica.

Capitolo 7Vedi dettagli

Instabilità del fascio ed effetti collettivi

Lezione 1 • Impedenza e campi di wake
Definisce l'impedenza longitudinale e trasversale, i potenziali di wake e i fattori di perdita. Stabilisce l'accoppiamento elettromagnetico tra fascio e camera a vuoto.
Lezione 2 • Nube elettronica e intrappolamento ionico
Tratta l'accumulo di nube elettronica negli anelli per positroni e protoni e l'intrappolamento ionico negli anelli per elettroni. Fornisce metodi di mitigazione per entrambi i fenomeni.
Lezione 3 • Instabilità trasversali
Esamina l'instabilità testa-coda, l'accoppiamento di modi trasversali e la TMCI. Collega l'impedenza alla crescita dell'emittanza trasversale e alla perdita di fascio.
Lezione 4 • Effetti di carica spaziale
Analizza lo spostamento del tune per carica spaziale diretta e le instabilità di inviluppo a bassa energia. Spiega perché la carica spaziale limita l'intensità nei linac e negli anelli per protoni.
Lezione 5 • Instabilità longitudinali
Tratta l'instabilità a microonde, la distorsione della buca di potenziale e lo smorzamento di Landau. Mostra come l'impedenza determini il degrado della qualità longitudinale del fascio.

Capitolo 8Vedi dettagli

Applicazioni degli acceleratori e integrazione dei sistemi

Lezione 1 • Sorgenti di luce di sincrotrone
Tratta la radiazione da magnete curvante, wiggler e ondulatore e la progettazione dell'anello di accumulazione per la produzione di fotoni. Collega i parametri del fascio alla brillanza e alla coerenza dei fotoni.
Lezione 2 • Sistemi di controllo dell'acceleratore
Esamina l'architettura del sistema di controllo, i framework SCADA e le gerarchie di interblocco. Collega i dati della strumentazione al funzionamento automatico della macchina.
Lezione 3 • Compromessi nella progettazione di acceleratori
Applica criteri di costo, ingombro, energia e prestazioni per confrontare le opzioni progettuali. Prepara gli studenti a partecipare alla pianificazione di progetti di acceleratori.
Lezione 4 • Laser a elettroni liberi
Introduce il processo di guadagno FEL, il funzionamento SASE e i requisiti di qualità del fascio di elettroni. Mostra come gli acceleratori rendano possibile la produzione di raggi X coerenti.
Lezione 5 • Acceleratori per uso medico e industriale
Esamina la terapia protonica, la terapia con ioni carbonio e le applicazioni industriali con fasci di elettroni. Dimostra l'impatto sociale della tecnologia degli acceleratori.

Certificazione

Il tuo certificato valido di completamento

Questo corso è per te:

Studenti di fisica triennale: pronti ad approfondire oltre la teoria accademica, verso macchine reali.
Ingegneri elettronici: curiosi di come i sistemi a RF e i magneti alimentino le strutture di ricerca d'avanguardia.
Tecnici di medicina nucleare: desiderosi di comprendere gli acceleratori che stanno alla base dei propri strumenti di imaging.
Dottorandi: in procinto di entrare in laboratorio e bisognosi in tempi rapidi di solide basi di fisica degli acceleratori.
Appassionati di scienza: profondamente curiosi riguardo alla tecnologia che guida le scoperte della fisica delle alte energie.
Ingegneri del settore difesa o aerospaziale: in fase di transizione verso ambienti di laboratorio nazionale o di big science.

Cosa dicono i nostri studenti

Le sue lezioni sono perfette. Ho acquistato il pacchetto annuale e finalmente ho l'opportunità di seguire diversi argomenti di mio interesse senza dover cambiare piattaforma... vi ringrazio per tutto quello che fate, vi ho già raccomandati ad altre persone...