Liceo Scientifico Statale “Renato Donatelli” - Terni

Anno Scolastico 2014/2015

Seminari di FISICA

“LA FISICA INCONTRA GLI STUDENTI DELLE SUPERIORI”

Le Nazioni Unite hanno proclamato il 2015 "Anno Internazionale della Luce e delle tecnologie basate sulla luce". Questo seminario vuole quindi raccogliere l'invito a divulgare la nostra attuale comprensione e descrizione scientifica della luce, mettendo anche in risalto l'impatto che essa ha nella vita di tutti i giorni e accennando ad una serie di tecnologie ottiche avanzate, molto importanti per il futuro e lo sviluppo della società. Tra queste, l'invenzione del LED blu, per il quale è stato conferito quest'anno il Premio Nobel per la Fisica.

Il termine energia è fortemente abusato nel linguaggio comune e, nella pubblica informazione, l'energia è spesso riferita in modo scorretto. Questo seminario cerca di introdurre in modo sintetico e semplice al concetto fisico di energia identificandone la rilevanza dal punto di vista concettuale. Viene poi discussa la rilevanza sociale di questo concetto descrivendo quelle che vengono comunemente indicate come "fonti di energia".

Ricorre quest'anno il 450° anniversario della nascita di Galileo. La presentazione illustra brevemente la sua vicenda e gli scontri con la cultura tradizionale e ricostruisce l'importanza del metodo Galileiano nella formazione delle scienze della natura. Viene poi mostrato come, nella fisica moderna ancora non suscettibile di verifica sperimentale, si stia manifestando una forma di scostamento (almeno temporaneo) dal metodo di Galileo e come questo corrisponda ad una graduale modifica del modo di pensare la scienza, iniziato da Albert Einstein con la sua Relatività Generale.

La teoria delle stringhe è l’ultima frontiera dei modelli teorici che descrivono in modo unificato le quattro interazioni fondamentali : l’elettromagnetismo, le interazioni nucleari deboli, quelle forti e la gravitazione. È una teoria che interpreta le particelle fondamentali come modi di vibrazione nella trattazione quantistica delle corde vibranti. Alcune di queste particelle sono quelle a noi note, elettroni, quarks e mediatori delle interazioni come i fotoni, i gluoni, i W e la Z⁰. Altre non sono ancora state trovate, ma dovrebbero esistere per spiegare l’esistenza della materia oscura che costituisce quasi il 27% del nostro universo. Anche l’energia oscura, responsabile dell’accelerazione delle galassie lontane e 68% dell’energia del nostro universo, potrebbe avere un’interpretazione nell’ambito della teoria delle stringhe. Questa teoria, inoltre, dando una descrizione quantistica della gravità, è in grado di spiegare il comportamento fisico dei buchi neri e di fornire delle interpretazioni per l’origine del nostro universo. Moltissimi fisici teorici in tutto il mondo lavorano in questo campo di ricerca, ma ancora il 95% del nostro universo ha bisogno di una spiegazione, per questo il contributo di giovani menti è sempre più necessario.

In questo seminario verrà descritto come la Fisica sia stata e venga usata in Medicina per modellare i fenomeni di interesse medico che avvengono nel corpo umano e per ottenere sia informazioni che metodi terapeutici. Alcuni casi specifici verranno trattati in dettaglio, quali l'Imaging Medico e la radioterapia per i tumori. Infine si descriveranno per sommi capi alcune delle attuali linee di sviluppo della ricerca applicata che potrebbero avere un notevole impatto sulla salute.

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. Fino ad oggi tutti gli esperimenti che i fisici hanno concepito per minarne le basi e scoprire, quindi, fenomeni nuovi hanno dato esiti negativi. Sappiamo tuttavia che è incompleto, alcune sue proprietà risultano “innaturali”. Il modo più efficace per dimostrarne l’incompletezza è quello di sottoporlo a verifiche sempre più severe, ovvero 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. 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.

AMS02, il cacciatore di antimateria nello spazio: nuovi risultati

AMS è un esperimento il cui scopo è studiare con estrema precisione la composizione e le caratteristiche energetiche della radiazione cosmica che pervade l'Universo e arriva alla sommità dell'atmosfera terrestre. Installato a bordo della ISS, la Stazione Spaziale Internazionale orbitante a 400 km dalla superficie terrestre, AMS ha raccolto oltre 50x109 eventi nei primi tre anni di funzionamento, alla ricerca di anti-nuclei e delle rare particelle di anti-materia leggera che possono essere prodotte nelle collisioni della materia oscura che permea la nostra galassia. Oltre che una sfida scientifica, l'esperimento è stato ed è una sfida tecnologica affrontata 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. In questo seminario presenteremo i risultati più recenti della collaborazione sulla componente anomala di antimateria leggera osservata e le sue possibili implicazioni per la cosmologia e la fisica delle particelle.

Un viaggio nel cuore della materia, alla ricerca delle origini dell’Universo

Dall’origine dell’Universo, le particelle che si combinano per formare tutti gli elementi che ci circondano sono sempre le medesime. Nei primi attimi dopo il Big Bang, materia ed energia erano concentrate in uno spazio minuscolo, a densità e temperatura altissime. Lo studio di come si è evoluto l’Universo dalle primissime frazioni di secondo dall’origine è reso possibile grazie agli acceleratori di particelle, come il LHC del CERN di Ginevra, usati per esplorare la materia nelle sue componenti più profonde e porre così le basi per la comprensione della natura delle interazioni fondamentali. Il seminario, attraverso un viaggio nel cuore della materia e i suoi costituenti, presenta un’introduzione alla Fisica delle Particelle Elementari illustrando anche le ricadute tecnologiche e i progressi ottenuti in campo applicativo che ritroviamo in svariati ambiti della nostra vita quotidiana.

Edizione 2012-2013

Edizione 2011-2012

Edizione 2010-2011

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