Introduction to Linux operating system. C++ Programming Language for scientific computing.

Stanley B. Lippman, Josée Lajoie, Barbara E. Moo
C++ Primer (Fifth Edition)
Addison-Wesley 2013

Vectors and vector calculus. Kinematics of the point mass. Position, velocity and acceleration vectors. Centripetal and tangential accelerations. Circular and harmonic motions. Kinematics in polar coordinates. Radial velocity. Changes of reference frames and transformations of velocity and acceleration.
Mechanics of point mass: the force and the three laws of dynamics. Inertial and non-inertial reference frames. Work. Work-energy theorem. Conservative and non-conservative forces. Conservation law of mechanical energy.
Non-inertial reference frame: real and fictitious forces, Coriolis force.
Systems of point masses: momentum and angular momentum. The cardinal laws of mechanics. Center of mass and its theorem. Conservation law of momentum and angular momentum. Total energy of a system of point masses. Koenig's theorem. Collisions between two point masses: elastic and inelastic collisions. Mechanics of rigid bodies. Motion of a rigid body: momentum, angular momentum and kinetic energy. Moment of inertia. Steiner's theorem. Principal axes of inertia. Study of the motion of rigid bodies in particular cases: rotation around a fix axis, roto-translation without and with friction, precession.
The gravitational field. Newton's law of gravitation. Escape velocity. Kepler's laws for circular orbits.
Elasticity. Hooke's law, Young's modulus and Poisson's coefficient. Analysis of deformations in some cases.
Fluid mechanics. Pressure. Static fluids: Stevino's law, Pascal's law and Archimede's law. Fluid dynamics: mass conservation in stationary motion, Bernoulli's equation, laminar and turbulent motion, viscosity. Waves: mathematical description. Transversal and longitudinal waves. The sound. Energy transported by waves. Doppler Effect.
Thermodynamics. Temperature and its microscopic meaning. Reversible and irreversible transformation. Heat and work. First law of thermodynamics. Internal energy. Ideal gases and their transformations. Real gases. Liquids and solids. Thermodynamical phase transitions: solid-liquid and liquid-vapour transition. Van der Waals equation for real gasses. Second law of thermodynamics. Heat engines and their efficiency.
Carnot's theorem. Entropy. Kinetic theory of gases. Equipartition of energy. Internal energy and entropy of ideal gases. Third law of thermodynamics. Thermodynamical potentials: Helmoltz's free energy and Gibbs' s free enthalpy.

Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini: Fisica 1. Meccanica termodinamica. Corso di fisica per le facoltà scientifiche. Con esempi ed esercizi. Liguori Editore

COMPLEMENTI DI CALCOLO VETTORIALE.CAMPI SCALARI E VETTORIALI.SUPERFICI DI LIVELLO,LINEE DI FORZA,CRITERIO DI FARADAY.IL GRADIENTE.CAMPI CONSERVATIVI.FLUSSO E DIVERGENZA DI UN VETTORE.TEOREMA DELLE DIVERGENZA.ROTORE DI UN VETTORE.TEOREMA DEL ROTORE.

ELETTROSTATICA NEL VUOTO E NEI CONDUTTORI.CARICA ELETTRICA.LEGGE DI COULOMB.CAMPO ELETTROSTATICO.ENERGIA POTENZIALE E POTENZIALE ELETTROSTATICO.DIPOLO ELETTRICO,DIPOLO IN UN CAMPO ESTERNO.MOMENTO DI DIPOLO E DI QUADRUPOLO DI UNA DISTRIBUZIONE DI CARICHE.
TEOREMA DI GAUSS E I°EQUAZ. DI MAXWELL.CONDUTTORI,TEOREMA DI COULOMB.CAPACITÀ DI UN CONDUTTORE.CONDENSATORI.ENERGIA IN UN CONDENSATORE.DENSITÀ DI ENERGIA DEL CAMPO ELETTROSTATICO.PROBLEMA FONDAMENTALE DELL'ELETTROSTATICA NEL VUOTO, EQ. DI POISSON E DI LAPLACE.

ELETTROSTATICA NEI DIELETTRICI.DIELETTRICI E COSTANTE DIELETTRICA.CARICHE DI POLARIZZAZIONE E LORO ORIGINE MICROSCOPICA.VETTORE DI POLARIZZAZIONE P.MOMENTO DI DIPOLO IN CAMPO ESTERNO E MOMENTO INDOTTO E POLARIZZABILITÀ PER ORIENTAMENTO.EQUAZIONI DELL'ELETTROSTATICA IN PRESENZA DI DIELETTRICI,VETTORI D.VETTORI D ED E SULLA SUPERFICIE DI SEPARAZIONE DI DUE DIELETTRICI.L'ENERGIA DEL CAMPO IN PRESENZA DI DIELETTRICI.RIGIDITÀ DIELETTRICA, MACCHINE ELETTROSTATICHE.

CORRENTI ELETTRICHE STAZIONARIE E QUASI STAZIONARIE.DENSITÀ ED INTENSITÀ DI CORRENTE; CONSERVAZIONE DELLA CARICA.LEGGE DI OHM IN FORMA DIFFERENZIALE ED INTEGRALE.FENOMENI DISSIPATIVI E LEGGE DI JOULE.FORZA ELETTROMOTRICE E GENERATORI ELETTRICI.CIRCUITI IN SERIE ED IN PARALLELO.LEGGI DI KIRCHHOFF,TEOREMA DI THEVENIN.CORRENTI QUASI STAZIONARIE,CARICA E SCARICA DI CONDENSATORI.

CAMPO MAGNETICO NEL VUOTO.FORZA DI LORENTZ E CAMPO MAGNETICO GENERATO DA UNA PARTICELLA CARICA IN MOTO.CAMPO MAGNETICO GENERATO DA CORRENTI:I E II EQ DI LAPLACE.CAMPO MAGNETICO GENERATO DA UN FILO,DA UNA SPIRA E DA UN SOLENOIDE.SPIRA IN UN CAMPO MAGNETICO UNIFORME E MOMENTO MAGNETICO DI UNA SPIRA.AZIONI MECCANICHE SU CIRCUITI PERCORSI DA CORRENTI.DIVERGENZA DI B:II EQ DI MAXWELL.TEOREMA DI AMPERE E SUE APPLICAZIONI.IL POTENZIALE VETTORE A.

CAMPO MAGNETICO NELLA MATERIA.DIPOLI MAGNETICI,CAMPO DI UN DIPOLO.
MAGNETISMO ATOMICO,NUCLEARE ED ELETTRONICO.POLARIZZAZIONE MAGNETICA E SUA ORIGINE,VETTORE DI MAGNETIZZAZIONE M E CAMPO MAGNETICO H.EQ DELLA MAGNETOSTATICA E COMPORTAMENTO DEI VETTORI B ED H SULLA SUPERFICIE DI SEPARAZIONE DI DUE MEZZI. SOSTANZE DIAMAGNETICHE,SOSTANZE PARAMAGNETICHE E FUNZIONE DI LANGEVIN;SOSTANZE FERROMAGNETICHE E CICLO DI ISTERESI MAGNETICA.CIRCUITI MAGNETICI.

CAMPI VARIABILI NEL TEMPO.LEGGE DI FARADAY-NEUMANN- LENZ E SUA INTERPRETAZIONE MICROSCOPICA.FORMA LOCALE DELLA LEGGE DI FARADAY-NEUMANN E TERZA LEGGE DI MAXWELL.LA IV EQ. DI MAXWELL NEL CASO NON STAZIONARIO,LA CORRENTE DI SPOSTAMENTO.L'INDUZIONE ELETTRO-MAGNETICA: AUTOINDUZIONE E MUTUA INDUZIONE,L'INDUTTANZA, CIRCUITI RL, RLC E FENOMENO DELLA RISONANZA. DENSITÀ DI ENERGIA NEL CAMPO MAGNETICO.

EQUAZIONI DI MAXWELL ED ONDE ELETTROMAGNETICHE. PROPRIETA' E CARATTERISTICHE DELLE EQUAZIONI DI MAXWELL. EQUAZIONE DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE.PROPAGAZIONE DEL CAMPO E.M. IN UN MEZZO OMOGENEO ED ISOTROPO,ONDA PIANA.VETTORE DI POYNTING E TRASPORTO DI ENERGIA.QUANTITA' DI MOTO DI UN'ONDA E PRESSIONE DI RADIAZIONE.EMISSIONE DI ONDE DA CARICA IN MOTO,ED A UN DIPOLO OSCILLANTE, FORMULA DI LARMOR.

RELATIVITÀ.L'ESPERIENZA DI MICHELSON.PRINCIPIO DI RELATIVITÀ.IL TEMPO NELLA RELATIVITA' RISTRETTA,LA SINCRONIZZAZIONE DEGLI OROLOGI.DILATAZIONE DEL TEMPO E CONTRAZIONE DELLE LUNGHEZZE.TRASFORMAZIONI DI LORENZ,COMPOSIZIONE RELATIVISTICA DELLA VELOCITA.LO SPAZIO TEMPO, QUADRIVETTORI, PRODOTTO SCALARE INVARIANTE. IL QUADRIMOMENTO, L’ENERGIA COME IV COMPONENTE DEL QUADRIMOMENTO, MASSA ED ENERGIA. GLI URTI. COVARIANZA DELLE EQUAZIONI DI MAXWELL. L’EFFETTO DOPPLER RELATIVISTICO.

C. MENCUCCINI, V. SILVESTRINI: "FISICA II" ED. LIGUORI.

TEORIA ATOMICA E STRUTTURA DELL’ATOMO. LEGAME CHIMICO E STRUTTURA MOLECOLARE. NOMENCLATURA CHIMICA. REAZIONI CHIMICHE E LORO BILANCIAMENTO. STATI DI AGGREGAZIONE: GASSOSO, LIQUIDO, SOLIDO. SOLUZIONI E LORO PROPRIETÀ. TERMODINAMICA: PRIMO E SECONDO PRINCIPIO; ENTALPIA, ENTROPIA, ENERGIA LIBERA. EQUILIBRIO CHIMICO: COSTANTE DI EQUILIBRIO; EQUILIBRI ACIDO BASE E DI SOLUBILITÀ. ELETTROCHIMICA: PILE E CELLE DI ELETTROLISI. CINETICA CHIMICA.
1. TEORIA ATOMICA E STRUTTURA DELL’ATOMO. ATOMI, MOLECOLE, MOLI. PESO ATOMICO E PESO MOLECOLARE. ATOMO DI RUTHERFORD, ATOMO DI BOHR, TEORIA QUANTISTICA, NUMERI QUANTICI E LIVELLI ENERGETICI; ATOMI POLIELETTRONICI, SISTEMA PERIODICO.
2. LEGAME CHIMICO. LEGAME IONICO. LEGAME COVALENTE: LEGAME SIGMA E LEGAME PI GRECO. MOLECOLE POLIATOMICHE. STRUTTURA MOLECOLARE. IBRIDAZIONE E RISONANZA. ORBITALE MOLECOLARE. LEGAME METALLICO. FORZE INTERMOLECOLARI.
3. NOMENCLATURA E REAZIONI CHIMICHE. OSSIDI, IDROSSIDI, ACIDI, SALI, IONI. BILANCIAMENTO DELLE REAZIONI CHIMICHE.
4. STATI DI AGGREGAZIONE. STATO GASSOSO E LEGGI DEI GAS. STATO SOLIDO: SOLIDI IONICI, MOLECOLARI, METALLICI, COVALENTI. CONDUTTORI, SEMICONDUTTORI, ISOLANTI. LIQUIDI ED AMORFI. CAMBIAMENTI DISTATO E DIAGRAMMI DI STATO.
5. SOLUZIONI. CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI. PROPRIETÀ COLLIGATIVE. SOLUZIONI DI ELETTROLITI.
6. TERMODINAMICA. MATERIA, ENERGIA, CALORE. PRIMO E SECONDO PRINCIPIO. ENTALPIA, ENTROPIA, ENERGIA LIBERA.
7. EQUILIBRIO CHIMICO. COSTANTE DI EQUILIBRIO ED ENERGIA LIBERA. EQUILIBRI IN FASE GASSOSA ED ETEROGENEA. PRINCIPIO DI LE CHATELIER. EQUAZIONE DI VAN’T HOFF.
8. EQUILIBRI IN SOLUZIONE. EQUILIBRI ACIDO-BASE: ACIDI E BASI, PH, COSTANTI DI DISSOCIAZIONE, ACIDI POLIPROTICI, IDROLISI, TAMPONI; TITOLAZIONI ACIDO-BASE, INDICATORI. EQUILIBRI DI SOLUBILITÀ: SOLUBILITÀ E PRODOTTO DI SOLUBILITÀ, EFFETTO DELLO IONE A COMUNE.
9. ELETTROCHIMICA. PILE, POTENZIALI ELETTRODICI, EQUAZIONE DI NERNST. ELETTROLISI.
10. CINETICA CHIMICA. VELOCITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE. COSTANTE DI VELOCITÀ. INFLUENZA DELLA TEMPERATURA INFLUENZA DELLA TEMPERATURA SULLA VELOCITÀ: EQUAZIONE DI ARRHENIUS. CATALIZZATORI.
ESERCITAZIONI NUMERICHE SUGLI ARGOMENTI SVOLTI.

M. SCHIAVELLO, L.PALMISANO; FONDAMENTI DI CHIMICA. EDISES
P. MICHELIN LAUSAROT, G.A. VAGLIO; STECHIOMETRIA PER LA CHIMICA GENERALE. PICCIN EDITORE

The course is based on class lectures which introduce the students to basic AC/DC electronics, to
uncertainty estimation and to statistical analysis. Laboratory work complements the lectures and
leads the students to acquire
and to practice skills on measurements and uncertainties in the field
of electronics and on statistical analysis of experimental data.
The course consists of:
-
28 h lessons
-
7 weekly four-hour teamwork laboratory activities on:
1.
Resistor measurements and data histogramming
2.
Resistance measurement by the Voltmeter-Ammeter method
3.
RC circuit
4.
RLC circuit
5.
Compensated Attenuator
6.
Compensated Attenuator (time domain)
7.
Transmission Line
-
1 four-hour individual lab activity
Recommended preparation: experimental physics preparation at least at the level of
Esperimentazione di Fisica I currently is required
Examinations:
during the lesson period:
-
each teamwork lab activity is graded on a 0-5 scale, the final score is the mean value
over all the 7 tests. 0 score is assigned if the lab work has not been completed.
-
the individual test is graded on a 0-20 scale
-
oral examination at the end of the course is graded on a 0-5 scale
at the official dates and times for the examination
-
individual lab activity, graded on a 0-30 scale
-
oral examination, graded on a 0-30 scale

EQUAZIONI DI MAXWELL ED ONDE ELETTROMAGNETICHE.CORRENTE DI SPOSTAMENTO. PROPAGAZIONE DEL CAMPO E.M. IN UN DIELETTRICO OMOGENEO ED ISOTROPO: CASO DELL' ONDA PIANA SINUSOIDALE. RISOLUZIONE DELLA EQUAZIONE DELLE ONDE. ENERGIA TRASPORTATA DA UN' ONDA E.M. VETTORE DI POYNTING. CENNI SULLA PRODUZIONE DI ONDE ELETTROMAGNETICHE. NATURA DELLA LUCE, VELOCITÀ DELLA LUCE. POTENZA ED ENERGIA, UNITÀ DI MISURA RADIOMETRICHE E FOTOMETRICHE. IL COLORE, SINTESI ADDITTIVA E SOTTRATTIVA. OTTICA GEOMETRICA. LEGGI DELLA RIFLESSIONE E DELLA RIFRAZIONE. PRINCIPIO DI FERMAT. DIOTTRO SFERICO. LENTI SOTTILI. COSTRUZIONE DELLE IMMAGINI. L’OCCHIO FUNZIONAMENTO E DIFETTI DELLA VISTA.
INTERFERENZA E DIFFRAZIONE.INTERFERENZA. SORGENTI COERENTI. DIFFRAZIONE E PRINCIPIO DI HUYGHENS. DIFFRAZIONE DI FRAUNHOFER DA UNA FENDITURA SEMPLICE E DOPPIA. ESPERIENZA DI YOUNG. POTERE RISOLUTIVO DI UNA FENDITURA E CRITERIO DI RAYLEIGH. RETICOLO DI DIFFRAZIONE. DIFFRAZIONE DI RAGGI X SU CRISTALLI.POLARIZZAZIONE.POLARIZZAZIONE ELLITTICA, CIRCOLARE E RETTILINEA. LUCE NATURALE. POLARIZZAZIONE PER RIFLESSIONE. LEGGE DI MALUS. POTERE ROTATORIO.ALTRI METODI DI POLARIZZAZIONE CLASSIFICAZIONE E PRODUZIONE DI ONDE. INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA, LO SPETTRO DI CORPO NERO. EFFETTO FOTOELETTRICO. COMPLETANO IL CORSO UNA SERIE DI ESPERIENZE DI LABORATORIO DI OTTICA GEOMETRICA E OTTICA ONDULATORIA.

The learning process designed for this subject is based on the following activities:
lectures by the teaching faculty and laboratory exercises.
More details will be available to students at the beginning of the course on the website: http://host.uniroma3.it/laboratori/escher/ProfSchirripa.htm.

Course Syllabus
Fundamental concepts in electronics applied to measurements. Introduction of theory of solid state electronics including semiconductor physics, diodes, BJT, MOSs. Fundamental of amplifiers and principles of feedback. Applications of operational amplifiers. Fundamental topics on digital electronics and application of logical gate.
The lectures are complemented by laboratory exercises (with compulsory attendance).
The purpose of the laboratory exercises is to give students hands-on experience to allow them to test electronic components who have studied during lectures. Students will be required to carry out the laboratory exercises and collect their data and present a written report. The report must be submitted within the following week for evaluation.
List of laboratory exercises
Direct measurement of the speed of light
Applications of circuits with diodes
Determination of Planck’s constant using Light Emitting Diodes (LEDs)
Exercises with operational amplifiers
Exercises with BJT and MOS
Applications of Logical gates

Exam Modalities
The exam consists of an oral exam on the theoretical aspects discussed in class and a critical analysis of the various laboratory exercises.

QUANTUM MECHANICS: THE CRISIS OF CLASSICAL PHYSICS. WAVES AND PARTICLES. STATE VECTORS AND OPERATORS. MEASUREMENTS AND OBSERVABLES. THE POSITION OPERATOR. TRANSLATIONS AND MOMENTUM. TIME EVOLUTION AND THE SCHRODINGER EQUATION. PARITY. ONE-DIMENSIONAL PROBLEMS. HARMONIC OSCILLATOR. SYMMETRIES AND CONSERVATION LAWS. TIME INDEPENDENT PERTURBATION THEORY. TIME DEPENDENT PERTURBATION THEORY. ROTATIONS AND ANGULAR MOMENTUM. ORBITAL ANGULAR MOMENTUM. SPIN. ANGULAR MOMENTUM COMPOSITION. IDENTICAL PARTICLES. THE HYDROGEN ATOM.

J.J. SAKURAI, JIM NAPOLITANO - MECCANICA QUANTISTICA MODERNA - SECONDA EDIZIONE [ZANICHELLI, BOLOGNA, 2014]

An english version of the book is also available:
SAKURAI J.J., MODERN QUANTUM MECHANICS (REVISED EDITION) [ADDISON-WESLEY, 1994]

QUANTUM MECHANICS: THE CRISIS OF CLASSICAL PHYSICS. WAVES AND PARTICLES. STATE VECTORS AND OPERATORS. MEASUREMENTS AND OBSERVABLES. THE POSITION OPERATOR. TRANSLATIONS AND MOMENTUM. TIME EVOLUTION AND THE SCHRODINGER EQUATION. PARITY. ONE-DIMENSIONAL PROBLEMS. HARMONIC OSCILLATOR. SYMMETRIES AND CONSERVATION LAWS. TIME INDEPENDENT PERTURBATION THEORY. TIME DEPENDENT PERTURBATION THEORY. ROTATIONS AND ANGULAR MOMENTUM. ORBITAL ANGULAR MOMENTUM. SPIN. ANGULAR MOMENTUM COMPOSITION. IDENTICAL PARTICLES. THE HYDROGEN ATOM.

(J.J. SAKURAI, JIM NAPOLITANO) MECCANICA QUANTISTICA MODERNA - SECONDA EDIZIONE [ZANICHELLI, BOLOGNA, 2014]

An english version of the book is also available:
SAKURAI J.J., MODERN QUANTUM MECHANICS (REVISED EDITION) [ADDISON-WESLEY, 1994]

I. FUNZIONI DI VARIABILE COMPLESSA: PROPRIETÀ DELLE FUNZIONI ANALITICHE E LORO APPLICAZIONI FISICHE.
II. SPAZI LINEARI DI DIMENSIONE FINITA E INFINITA. SPAZI DI HILBERT. DISTRIBUZIONI E OPERATORI. TRASFORMATE DI FOURIER . EQUAZIONI DIFF. E FUNZIONE DI GREEN.

(C.BERNARDINI ET AL)METODI MATEMATICI DELLA FISICA, CAROCCI EDITORE, RIST.2008 ALTRI TESTI CONSIGLIATI: 1. CHABAT, LAVRENTIEV: METHODES DE LA THEORIE DES FONCTIONS D'UNE VARIABLE COMPLEXE, MIR 1972(ATTENZIONE AGLI ERRORI DI STAMPA!); 2.MARKUSEVIC: ELEMENTI DI TEORIA DELLE FUNZIONI ANALITICHE, EDITORI RIUNITI 1988; 3. DENNERY, KRZWICKI: MATHEMATICS FOR PHYSICISTS, HARPER AND ROW, 1967; 4. FOMIN, KOLMOGOROV: ELEMENTI DI TEORIA DELLE FUNZIONI E DI ANALISI FUNZIONALE, MIR 1980; 5.FRIEDMAN, PRICIPLES AND TECHNIQUES OF APPLIED MATHEMATICS, DOVER 1990; 6.KREYSZIG, ADVANCED ENGINEERING MATHEMATICS , WILEY 1999; 7.KREYSZIG, INTRODUCTORY FUNCTIONAL ANALYSIS, WILEY 1989.

I. FUNZIONI DI VARIABILE COMPLESSA: PROPRIETÀ DELLE FUNZIONI ANALITICHE E LORO APPLICAZIONI FISICHE.
II. SPAZI LINEARI DI DIMENSIONE FINITA E INFINITA. SPAZI DI HILBERT. DISTRIBUZIONI E OPERATORI. TRASFORMATE DI FOURIER . EQUAZIONI DIFF. E FUNZIONE DI GREEN.

(C.BERNARDINI ET AL)METODI MATEMATICI DELLA FISICA, CAROCCI EDITORE, RIST.2008 ALTRI TESTI CONSIGLIATI: 1. CHABAT, LAVRENTIEV: METHODES DE LA THEORIE DES FONCTIONS D'UNE VARIABLE COMPLEXE, MIR 1972(ATTENZIONE AGLI ERRORI DI STAMPA!); 2.MARKUSEVIC: ELEMENTI DI TEORIA DELLE FUNZIONI ANALITICHE, EDITORI RIUNITI 1988; 3. DENNERY, KRZWICKI: MATHEMATICS FOR PHYSICISTS, HARPER AND ROW, 1967; 4. FOMIN, KOLMOGOROV: ELEMENTI DI TEORIA DELLE FUNZIONI E DI ANALISI FUNZIONALE, MIR 1980; 5.FRIEDMAN, PRICIPLES AND TECHNIQUES OF APPLIED MATHEMATICS, DOVER 1990; 6.KREYSZIG, ADVANCED ENGINEERING MATHEMATICS , WILEY 1999; 7.KREYSZIG, INTRODUCTORY FUNCTIONAL ANALYSIS, WILEY 1989.

The proton, cathode rays, the electron, mass and electric charge. Black body radiation, Planck constant, photoelectric effect, the photon. Bohr atomic model, atomic spectra, electron magnetic moment and spin.
Special relativity, Lorentz transforms, four-vectors and relativistic invariants, energy and momentum, relativistic kinematics.
Cross section, absorption coefficient. Coulomb scattering, Rutherford cross section. Scattering of electromagnetic radiation by a charge, Thomson cross section, Compton effect.
Quantum mechanics and perturbation theory, transition probability, phase space. Decay low, electromagnetic interaction, emission and absorption, electric and magnetic dipole radiation, selection rules. Rutherford scattering, electric form factor, scattering of a charge by a magnetic moment, electric and magnetic form factor of proton and neutron. Potential scattering, partial waves, scattering and absorption cross section.
Properties of nuclei, atomic and mass number, stability band, measurement of charge, mass and nuclear radius. Statistics, spin and parity of nuclei, the neutron. Electromagnetic energy of nuclei, magnetic dipole and electric quadrupole moments.
Fermi gas model, kinetic energy of nucleons. Liquid drop model, Bethe-Weizsaeker mass formula, mirror nuclei. Magic numbers, shell model, spin-orbit interaction, energy levels and spin-parity states. The neutron-proton system, the deuteron.
Nuclear decays, activity. Phenomenology of gamma decay, multipole radiation, Weisskopf coefficients. Phenomenology of alpha decay, kinematics, stability curve, potential barrier and Gamow factor, lifetime. Phenomenology of beta decay, the neutrino hypothesis, Fermi theory, Kurie plot, lifetime, Fermi and Gamow-Teller transitions. Weak interaction and Fermi constant. Discovery of the neutrino.
Nuclear reactions, Fission, energy balance of the Uranium fission, neutron-induced fission, nuclear reactor. Fusion, cycles of the Sun, energy balance, nucleo-synthesis, fusion in the laboratory.
Nuclear forces, Yukawa model. Cosmic rays, primary and secondary components, the positron. Discovery and properties of elementary particles, meson and baryons, anti-particles. Elementary particle interactions: nuclear, electromagnetic, weak. The quark model, discovery of quarks.

• A.Das and T.Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics, 2nd Edition, World Scientific, 2003.
• B.Povh, K.Rith, G.Sholtz, F.Zetsche: Particelle e nuclei, Bollati Boringhieri, 1998.
• Appunti del corso di Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare, http://www.fis.uniroma3.it/~ceradini/efns.html

The kinetic theory. The Boltzmann equation.
The H theorem. The Maxwell distribution.
The method of the most probable distribution.
The statistical ensemble. The micro canonical ensemble.
The equilibrium conditions between two systems. The equipartition theorem.
The canonical ensemble. The fluctuation-dissipation theorem.
The Brownian motion and the thermal noise of Johnson-Nyquist.
The quantum statistical mechanics. The density matrix. The quantum statistics: Fermi-Dirac and Bose-Einstein.
The Fermi gas. The Bose-Einstein condensation. The photon gas and the quantum theory of the black-body radiation.

1) Carlo Di Castro, Roberto Raimondi
Statistical Mechanics and Applications in Condensed Matter
Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2015

2) Kerson Huang
Statistical Mechanics
John Wiley & Sons, Inc., 1987

1- Bohr model for hydrogen-like atoms. Series in absorption and emission spectroscopy.
Quantum theory of the hydrogen atom. The Schoedinger equation of electron in Coulomb field. Eigenfunctions and energy levels. Classification of states. Some properties of radial atomic functions.

2- Interaction of one electron atoms with the electromagnetic field. Consequences of the time dependent perturbation theory. Adsorption and emission terms.
Transition probability for the absorption and stimulated emission. Cross section for the absorption. Spontaneous emission. Dipole approximation. Selection rules.

3- Grotrian Diagram. Polarization of radiation and helicity of the photons. Einstein coefficients. Line shape and lifetime of the levels.

4- Relativistic corrections. Spin-orbit interaction. Term of Darwin. Fine structure corrections for one electron atoms.

5- Effects of static magnetic and electric fields. Stark effect. Normal Zeeman effect. Paschen-Back effect. Anomalous Zeeman effect.

6- Definition of atomic units. Atoms with two electrons. Approximation of independent electrons. Electron-electron interaction as a perturbation. Variational method. Excited states. Coulomb and exchange energy for two electron states. Energy levels merged into continuous.

7- Many electron atoms. Central field approximation. Level scheme.
Many particle wave function, Slater determinant. Hartree-Fock equations and exchange term.

8- Level diagram and Hund rules. LS coupling. Hund rules in the presence of the spin-orbit interaction. Examples of energy levels for not equivalent electrons and equivalent electrons. J-J coupling.

9- Selection rules for atoms with many electrons in the dipole approximation.
Spectra of alkali atoms, quantum defect. Spectra of He atom and alkaline earth.

10- Molecular Physics. Born-Oppenheimer approximation. Schroedinger problem
for electrons. Equation for the nuclei.

11- The molecular hydrogen ion. Application of the LCAO method. Symmetry properties of diatomic molecules. Hydrogen molecule by the method of molecular orbitals. LCAO method in the general case. Bonding and antibonding states. Covalent and ionic bond.

12. Dynamics of nuclei. Rotational and vibrational levels. Total angular momentum
of nuclei and electrons.

13- Morse potential. Anharmonic corrections. Centrifugal corrections to the Morse potential.

14. Transitions between vibrational and rotational levels. Selection rules. Examples for eteronuclear diatomic molecules. Raman effect. Electronic transitions.

15- Franck-Condon principle.

B. H. Brasden and C. J. Joachain “Physics of Atoms and Molecules” [Longman, London and New York.]