Física de Aceleradores
Código: 104048
Créditos ECTS: 6
2024/2025
Titulación |
Tipo |
Curso |
2500097 Física |
OT |
4 |
Equipo docente
- (Externo) Gabriele Benedetti
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
No hay prerrequisitos formales pero se suponen conocimientos de mecánica clásica, de electromagnetismo y de relatividad especial
Objetivos y contextualización
Es una introducción a la física de los aceleradores de partículas y sus aplicaciones, con especial énfasis en las fuentes de luz de sincrotrón.
Competencias
- Actuar con responsabilidad ética y con respeto por los derechos y deberes fundamentales, la diversidad y los valores democráticos.
- Actuar en el ámbito de conocimiento propio valorando el impacto social, económico y medioambiental.
- Aplicar los principios fundamentales al estudio cualitativo y cuantitativo de las diferentes áreas particulares de la física.
- Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
- Conocer las bases de algunos temas avanzados, incluyendo desarrollos actuales en la frontera de la Física, sobre los que poder formarse posteriormente con mayor profundidad.
- Formular y abordar problemas físicos identificando los principios más relevantes y usando aproximaciones, si fuera necesario, para llegar a una solución que debe ser presentada explicitando hipótesis y aproximaciones.
- Introducir cambios en los métodos y los procesos del ámbito de conocimiento para dar respuestas innovadoras a las necesidades y demandas de la sociedad.
- Planear y realizar, usando los métodos apropiados, un estudio o investigación teórico e interpretar y presentar los resultados.
- Planear y realizar, usando los métodos apropiados, un estudio, medida o investigación experimental e interpretar y presentar los resultados.
- Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
- Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
- Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
- Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
- Usar las matemáticas para describir el mundo físico, seleccionando las herramientas apropiadas, construyendo modelos adecuados, interpretando resultados y comparando críticamente con la experimentación y la observación.
Resultados de aprendizaje
- Calcular la frecuencia de revolución en sincrotrones en función del tipo de partículas y su energía.
- Calcular la luminosidad de un colisionador, diferenciando entre colisionador circular y lineal.
- Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
- Conocer las bases de la aceleración con plasma.
- Conocer las bases de las aplicaciones de una fuente de luz de sincrotrón.
- Definir las características principales de un colisionador en función de la energía y luminosidad requerida.
- Describir la tecnología de las cavidades de radiofrecuencia.
- Describir los conceptos básicos de dinámica transversal y longitudinal del haz.
- Describir los diferente tipos de imanes, desde imanes permanentes, ferromagnéticos y superconductores que se utilizan en los aceleradores.
- Describir los diferentes tipos de aceleradores de partículas actualmente en uso: linacs, ciclotrones, sincrotrones, etc. y sus mayores aplicaciones.
- Determinar el tipo de fuente de fotones en función de las aplicaciones, diferenciando entre dipolos, wigglers y onduladores.
- Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l`àmbit de coneixement propi.
- Identificar las implicaciones sociales, económicas y medioambientales de las actividades académico- profesionales del ámbito de conocimiento propio.
- Identificar situaciones que necesitan un cambio o mejora.
- Medir la calidad del campo magnético de imanes.
- Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
- Realizar el diseño básico de la óptica de un anillo de acumulación o sincrotrón, definiendo los parámetros de Twiss y las características de la radiofrecuencia.
- Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
- Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
- Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
- Usar códigos de simulación para cálculos de apertura dinámica.
- Usar el tratamiento matricial en la definición de los parámetros de Twiss.
- Usar la instrumentación de la sala de control para la medida de emitancia y dispersión de energía en el linac.
Contenido
Introducción a los aceleradores y sus aplicaciones.
Principios de aceleración y transporte de haces de partículas.
Conceptos básicos de radiofrecuencia, imanes y sistemas de vacío.
Descripción de la dinámica transversal y longitudinal de las partículas y las características de la luz sincrotrón.
Descripción de los diferentes tipos de aceleradores, con mayor énfasis en las fuentes de luz de sincrotrón y su utilidad.
Conceptos básicos de la simulación de programas de dinámica de haz.
Dos prácticas experimentales en el sincrotrón de alba.
Actividades formativas y Metodología
Título |
Horas |
ECTS |
Resultados de aprendizaje |
Tipo: Dirigidas |
|
|
|
Clases de ejercicios |
9
|
0,36 |
|
Clases teoricas |
30
|
1,2 |
|
Trabajo experimental en ALBA |
10
|
0,4 |
|
Tipo: Autónomas |
|
|
|
Elaboracion informe de practicas |
9
|
0,36 |
|
Estudio |
58
|
2,32 |
|
Resolucion de problemas |
16
|
0,64 |
|
El curso está estructurado en clases teóricas (30 horas), realización de ejercicios (9 horas) y finalización del trabajo experimental (10 horas).
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
Título |
Peso |
Horas |
ECTS |
Resultados de aprendizaje |
Examen de recuperación |
80% |
3
|
0,12 |
1, 2, 17, 3, 6, 5, 4, 8, 9, 10, 7, 11, 13, 14, 12, 15, 23, 16, 22, 21, 19, 20, 18
|
Examen parcial 1 |
40% |
3
|
0,12 |
1, 3, 8, 9, 10, 13, 14, 12, 16, 22, 19, 20, 18
|
Examen parcial 2 |
40% |
3
|
0,12 |
1, 2, 3, 6, 5, 4, 7, 11, 13, 14, 12, 16, 22, 19, 20, 18
|
Informe de pràcticas |
20% |
9
|
0,36 |
1, 17, 3, 14, 15, 23, 16, 22, 21, 19, 20, 18
|
Los exámenes parciales 1 y 2 (40% + 40% de la calificación final) se realizan en la mitad y al final del semestre.
El informe de trabajo experimental (20% de la nota final).
El examen de recuperación permite mejorar los resultados de los exámenes parciales.
Evaluación Única: las prácticas son obligatorias. La evaluación de la asignatura (80%) se realizará el día programado del segundo parcial. Constará de un apartado de teoría y de un apartado de problemas. Los informes de las prácticas (20%) se entregarán el mismo día.
Bibliografía
http://cds.cern.ch/record/425460/files/CERN-2005-004.pdf
http://cds.cern.ch/record/603056/files/full_document.pdf
Software
OPA - Optics Design for Accelerators - Free (PSI) - sera proporcionado durante el curso
Lista de idiomas
Nombre |
Grupo |
Idioma |
Semestre |
Turno |
(PAUL) Prácticas de aula |
1 |
Catalán |
segundo cuatrimestre |
tarde |
(TE) Teoría |
1 |
Catalán |
segundo cuatrimestre |
manaña-mixto |