Questo insegnamento, collocato al primo semestre del terzo anno, intende fornire agli studenti di Ingegneria Fisica le basi teoriche della fisica moderna relativa ai nuclei atomici e alle particelle elementari, con riferimento sia all'ambiente terrestre sia a fenomeni a scala astronomica, e delle tecnologie nucleari applicate al settore biomedicale.
Il corso è suddiviso in due parti: nella prima sono trattati gli aspetti fondamentali della fisica dei nuclei e delle particelle elementari. Nella seconda parte lo studente apprende nozioni basilari della fisica nucleare applicata alla medicina.

- Conoscenza della teoria del nucleo atomico e delle interazione nucleare.
- Conoscenza delle principali proprietà delle particelle elementari e delle relative leggi di conservazione.
- Capacità di applicare la teoria nucleare alla medicina.
- Capacità di comprendere il funzionamento di dispositivi biomedicali basati su tecnologie nucleari.

- Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica ondulatoria, elementi di struttura della materia)
- Meccanica quantistica e statistica.
- Matematica di base.

Principi di relatività ristretta ed equivalenza di Einstein tra massa ed energia. Elementi di cinematica e dinamica in reazioni nucleari. Caratteristiche fondamentali dei nuclei, energie di legame, proprietà dell’interazione nucleare, modelli nucleari. (2 cr.)
Decadimenti radioattivi alfa, beta, gamma e connesse applicazioni tecnologiche. Principi fisici della fissione e fusione nucleare. Reazioni termonucleari nelle stelle. Fenomenologia delle particelle elementari, interazioni fondamentali e leggi di conservazione. (2 cr.)
Interazione della radiazione con la materia. Rivelatori di particelle e di radiazione ionizzante. Effetti biologici della radiazione. Immagini con radiazione ionizzante. Risonanza magnetica nucleare. Radioterapia ed adroterapia (2cr.)

Il corso di articola in lezioni di teoria ed approfondimenti su connesse applicazioni tecnologiche. Le esercitazioni in aula riguardano la risoluzione di semplici problemi simbolici/numerici, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti.

- Introductory Nuclear Physics, K. S. Krane, Wiley (1988)
- Nuclear Physics and Particle Physics ' B. R. Martin, Wiley (2009).
- Nuclear Physics ' Principles and Applications, J. Lilley, Wiley (2001).
- Dispense fornite dal docente sul portale della didattica.

L’esame è finalizzato ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma con la comprensione delle principali applicazioni tecnologiche nucleari e la capacità di elaborare le nozioni teoriche acquisite per la soluzione di problemi. L'esame finale comprende uno scritto ed un orale facoltativo. Lo scritto consiste in problemi simbolici/numerici e domande di teoria a risposta aperta su tutto il programma, al fine di accertare la capacità di risoluzione di quesiti e calcoli, di verificare un’adeguata conoscenza dei fondamenti della fisica nucleare e delle connesse applicazioni scientifiche e tecnologiche in campo biomedico ed industriale.
Il tempo complessivamente assegnato per la prova è di 2h e per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 18/30; il punteggio massimo conseguibile con lo scritto è pari a 30/30. Durante lo scritto non si possono portare in aula libri di alcun tipo o appunti del corso. Può essere consentito l’uso di una calcolatrice non programmabile. L'orale riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni, al fine di accertare la comprensione dei modelli fenomenologici nucleari e le principali connesse applicazioni tecnologiche. Il voto finale è una media pesata della valutazione di scritto e orale.