Liceo Scientifico Statale “Renato Donatelli” - Terni

Anno Scolastico 2013/2014

Seminari di FISICA

“LA FISICA INCONTRA GLI STUDENTI DELLE SUPERIORI”

La scoperta del nucleo atomico da parte di Ernest Rutherford, evento di cui qualche anno fa è stato celebrato il centenario, ha segnato una autentica rivoluzione nel nostro modo di intendere il mondo e di viverci, giorno dopo giorno. Grazie alla comprensione profonda della struttura del nucleo e della dinamica delle reazioni nucleari, è stato possibile ad esempio svelare come brucino le stelle, come estrarre energia dai nuclei, come migliorare la qualità della vita e aumentarne la durata attraverso molteplici applicazioni mediche. Dopo un invito all'analisi informata del cosiddetto "problema nucleare", a diffidare degli slogan facili e faziosi di entrambe le parti in gioco, saranno individuate quali opportunità la Fisica Nucleare potrebbe offrire, nel prossimo futuro, per il miglioramento della nostra vita.

Nell‘immaginario collettivo il DNA viene spesso rappresentato “solo” come la molecola chiave per la conservazione e trasmissione del patrimonio genetico. Tuttavia, negli ultimi anni, alcuni risultati fondamentali hanno amplificato di gran lunga le funzionalità e potenzialità degli acidi nucleici in molti ambiti scientifici e tecnologici, come nella medicina, nella farmacologia, nella scienza dei materiali. Ad esempio, strutture secondarie di DNA di dimensioni nanometriche, i cosiddetti G-quadruplex, sono importanti target antitumorali il cui studio sta polarizzando l‘attenzione di equipes multidisciplinari di fisici, biologi e medici. In questo seminario discuteremo le bizzarre e innovative proprietà di questi sistemi e le prospettive nei diversi ambiti scientifici.

L'Universo in 10–19m (L’Universo in un punto)

Il Modello Standard delle interazioni elementari, recentemente completato dall’osservazione del bosone di Higgs, rappresenta lo “strumento” teorico più avanzato, potente e di successo mai concepito dall’uomo. Descrive con incredibile precisione una vastissima gamma di fenomeni da quelli che si verificano alle scale femtoscopiche a quelli su scala galattica. Sappiamo tuttavia che è incompleto, alcune sue proprietà risultano “innaturali”. Il modo più efficace per dimostrarne l’incompletezza è quello di testare le sue previsioni, finora sempre accurate, ad energie sempre più elevate. Questa è la sfida che ha spinto i fisici a concepire e costruire l’acceleratore “Large Hadron Collider”, detto LHC, al CERN di Ginevra. L’LHC, entrato in funzione nel dicembre del 2009, è la più grande e complessa macchina mai costruita dall’uomo e il più potente acceleratore di sempre. Grazie ad esso si potranno ricreare artificialmente le condizioni presenti nell'Universo subito dopo il Big Bang. I dati sperimentali raccolti alle più alte energie raggiunte dall’LHC possono spingerci in avanti, sfidando la conferma delle conoscenze già acquisite e fornendo l'impulso necessario ad andare oltre. In questo seminario verrà descritta brevemente la storia della fisica delle alte energie, ripercorrendo l’evoluzione della teoria e, di pari passo, quella degli esperimenti fino allo sviluppo del Modello Standard e alla costruzione dell’LHC.

La Meccanica Quantistica e una nuova visione della natura. Il realismo e la località

La Meccanica Quantistica introduce una nuova visione nell'osservazione sperimentale suggerendo una sorta di legame fra il risultato di una osservazione e l'osservazione stessa Il seminario illustra in modo semplice la diseguaglianza di Bell e le sue conseguenze descrivendo anche esperimenti che, impiegando fasci di luce per i quali si verifica il fenomeno di 'entanglement' quantistico, permettono di stabilire che questa diseguaglianza non è valida alla scala atomica. Si aprono così quesiti concettuali che portano a nuovi possibili scenari nella comprensione del mondo naturale e nell'uso di una semplice logica a due valori. Viene anche descritto brevemente un esperimento in corso presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Perugia che impiega per la prima volta fasci di neutroni.

La fisica del corpo umano

Il corpo umano è un organismo molto complesso, il cui funzionamento è stato oggetto di studi dagli albori del pensiero umano. Con l'avvento del metodo scientifico e la nascita delle varie branche del sapere (fisica, chimica, biologia, medicina, ingegneria, informatica) la modellizzazione e la comprensione dei processi funzionali del corpo umano è diventata sempre più profonda. In questo seminario si affronteranno i principi fisici che sono alla base del funzionamento del corpo umano e di come la loro comprensione abbia aiutato la medicina nelle attività di prevenzione, diagnosi e cura.

Ne combinano proprio di tutti i colori

A tutti è capitato di osservare come si sia fortemente ampliata negli ultimi anni la disponibilità e l'impiego di lampadine e altre sorgenti luminose di diversi colori, a basso consumo e a basso costo (inclusi LED e piccoli laser). In questo seminario si tratterà della natura e delle proprietà della luce e saranno brevemente illustrati i principi fisici che sono alla base della costruzione delle sorgenti di cui sopra, mostrando come esse derivino dal grande progresso della conoscenza nella fisica dello stato solido e nelle nanotecnologie.

Buchi neri e Quasar: I mostri del cielo

Il seminario richiama un libro di alta divulgazione di Paolo Maffei del 1976. Erano passati solo pochi anni dalla scoperta, nel 1963, di 3C 273, il primo quasar, ma era già chiaro che gli oggetti più distanti e luminosi dell'Universo dovevano ricavare la loro energia da qualche meccanismo di produzione legato alla presenza di oggetti esotici quali i Buchi Neri. Attraverso una ricostruzione storica delle principali scoperte osservative e teoriche sul ruolo dei buchi neri nell'Universo avvenute negli ultimi 50 anni si cercherà di illustrare l'attuale stato della ricerca in questo campo e il ruolo dei buchi neri nella formazione ed evoluzione dei quasar e delle altre galassie.

AMS: il cacciatore di antimateria

Il 16 Maggio 2011, con il lancio dello Space Shuttle Endeavour è iniziata l'avventura spaziale di AMS, un esperimento il cui scopo è studiare con estrema precisione la composizione e le caratteristiche energetiche della radiazione cosmica che pervade l'Universo. Installato a bordo della ISS, la Stazione Spaziale Internazionale orbitante a 400 km dalla superficie terrestre, AMS cercherà nel prossimo decennio tracce di anti-nuclei - testimoni dei primi istanti di vita dell'universo - e delle rare particelle di anti-materia leggera che possono essere prodotte nelle collisioni della materia oscura che permea la nostra galassia. In questo seminario presenteremo le sfide scientifiche e tecnologiche di questo esperimento e come siano state affrontate dal gruppo di docenti e studenti dell'ateneo di Perugia all'interno di una collaborazione internazionale che vede partecipare circa 600 persone di 60 istituti di ricerca europei, asiatici e statunitensi.

Edizione 2012-2013

Edizione 2011-2012

Edizione 2010-2011

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