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FCM2024

LA FISICA PER CAPIRE IL MONDO

Un catalogo di seminari destinati alle studentesse e agli studenti delle scuole secondarie di secondo grado presentati dalle ricercatrici e ricercatori del Dipartimento di Fisica e Geologia, delle sezioni locali dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dell'Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche.
È possibile richiedere ogni seminario contattando direttamente l'oratrice o l'oratore per prendere accordi sulle modalità di svolgimento, ovvero: luogo, data e orario.
Gli indirizzi di posta elettronica sono indicati nella pagine personali cui si accede seguendo il collegamento associato al nome.
Qualora ciò non fosse possibile il contatto è questo.

I seminari di FCM2024

L'affascinante mondo delle particelle elementari
Giuseppina Anzivino

Lo studio dell’evoluzione dell’Universo dalle primissime frazioni di secondo dall’origine è reso possibile grazie agli acceleratori di particelle, come il LHC del CERN di Ginevra. 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 ambitidella nostra vita quotidiana.

Esperimenti di fisica delle particelle, come siamo arrivati ad LHC?
Valentina Mariani

Il XX secolo e' stato un susseguirsi di teorie e scoperte nel campo della fisica delle particelle elementari e non solo. Dai primi del '900 la nostra conoscenza dell’infinitamente piccolo è stata stravolta dalla scoperta delle componenti dell’atomo. A partire dagli anni '30 lo studio dei raggi cosmici ha permesso l'osservazione delle prime particelle elementari “esotiche", che per i primi due decenni venivano letteralmente viste per mezzo di lastre fotografiche e camere a bolle. Questo segna l'inizio dello sviluppo dei primi rivelatori di particelle. Quando i fasci di particelle naturali non sono più sufficienti a soddisfare la fame di sapere ecco che si passa a quelli artificiali. Si riproduce in laboratorio quanto avviene nell'universo: accelerazione di fasci di particelle ad alte energie che vengono fatti collidere. Una corsa verso energie sempre più alte che permette di ripercorrere a ritroso la vita dell’universo. Pezzo per pezzo si costruisce così la teoria del Modello Standard. Il tassello mancante di questo puzzle per circa 40anni è stato il bosone di Higgs, perché era così importante rivelarlo e perché c'è voluto così tanto?

Perugia nello spazio: oltre nuovi orizzonti nell'esplorazione dell'Universo
Nicola Tomassetti

In questo seminario, saranno illustrate le sfide della ricerca spaziale, ed in particolare le linee di ricerca dell'Università di Perugia effettuate in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Italiana: dall'astrofisica agli studi planetari, dai fenomeni solari alle tecnologie dei nanosatelliti. Si parlerà inoltre dei problemi relativi alla vita dello spazio, delle prospettive per l’esplorazione umana di Marte, dell'importanza della ricerca spaziale per la nostra vita quotidiana.

Dall'Atomo al Paziente: la Fisica in Medicina
Leonello Servoli

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.

Onde e/o particelle: la nascita della meccanica quantistica e l'importanza delle tecnologie del vuoto per lo studio di atomi, molecole e superfici
Giovanni Carlotti e Alberto Verdini

Il tema sarà sviluppato attraverso due seminari. Il primo centrato sugli esperimenti cruciali che condussero, all'alba del ventesimo secolo, alla nascita della meccanica quantistica ed alla comprensione del carattere ondulatorio e corpuscolare della radiazione elettromagnetica e delle particelle atomiche. Il secondo centrato invece sulle tecnologie del vuoto, con richiami storici e dimostrazioni di laboratorio volte a coinvolgere gli studenti nella ricerca di frontiera che si conduce attualmente nel laboratorio di Fisica delle Superifici del Dipartimento di Fisica e Geologia.

Dall’estremamente piccolo degli acceleratori di particelle all’estremamente grande dell’Universo: Particelle elementari, Antimateria e Materia Oscura
Matteo Duranti , Maura Graziani e Nicola Tomassetti

Le tecnologie e i rivelatori utilizzati nella Fisica sperimentale delle Particelle Elementari ai grandi acceleratori (ad esempio il LHC del CERN di Ginevra) possono essere utilizzate, nello spazio, per studiare due importanti problemi cosmologici: l’asimmetria Materia/AntiMateria e la ricerca di Materia Oscura. Il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Perugia e la sezione locale dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare partecipano, da oltre venti anni e con ruoli di primo piano, a grandi collaborazioni internazionali che hanno lanciato o si preparano a lanciare sofisticatissimi rivelatori nello spazio (su satellite o sulla stazione spaziale). Nel corso del seminario verrano introdotte le problematiche alla base di questa linea di ricerca della Fisica sperimentale delle Particelle Elementari e verranno mostrate le attività svolte per permettere il funzionamento in opera dei più importanti esperimenti operanti nello spazio.

Terra piatta e psicosi dei vaccini: Quale antidoto contro il regresso culturale della pseudoscenza
Renzo Campanella

Negli ultimi tempi la società occidentale ha visto il deflagrare di una serie di teorie pseudoscientifiche (la Terra è piatta, i vaccini provocano l’autismo, pseudoterapie oncologiche e via dicendo) che, alcune volte possono apparire divertenti e innocue rievocazioni di credenze medioevali, altre invece, specie quando riguardano la medicina, possono avere conseguenze drammatiche, come dimostra l’eplosione del fenomeno no-vax durante l’attuale pandemia. Forme di informazione fuorviata, basate su argomenti pseudoscientifici e con un sottofondo di prevenzione antiscientifica, possono avere presa su di una non trascurabile parte della popolazione, con il pericoloso rischio di venire a costituire un oggettivo problema sociale; in particolare il problema si accentua in contesti connotati da debole livello di conoscenze linguistiche e scientifiche. La diffusione di teorie pseudoscientifiche è agevolata dai moderni mezzi di comunicazione ed è amplificata da una cattiva comunicazione che riconosce pari dignità a tesi basate su studi condotti secondo il metodo scientifico e a confutazioni pseudoscientifiche, con conseguenze politiche, giudiziarie, sanitarie. Può essere combattuta solo con una accurata comprensione delle modalità con cui si costruiscono tesi pseudoscientifiche, con una puntuale applicazione del metodo scientifico e del senso critico e di responsabilità che da esso scaturisce.

Astrofisica della alte energie: i segreti dell’Universo senza quiete
Sara Cutini e Stefano Germani

La luce, in tutti i suoi "colori", che arriva fino a noi dal cosmo profondo, trasporta molte informazioni che descrivono la natura degli oggetti celesti. Attraverso telescopi a terra o in orbita che osservano il cielo attraverso la forma di luce di più  alta energiapossiamo rivelare queste informazioni e studiare i fenomeni più violenti che avvengono nel nostro Universo.

Con la Fisica alla scoperta del corpo umano
Renzo Campanella

A iniziare dalle fine del 1800, e con sempre maggiore importanza dagli ultimi decenni dello scorso secolo, diverse tecniche sperimentali utilizzate nei laboratori di fisica sono state adattate per produrre immagini del corpo umano. Dai laboratori di fisica sono venute nuove tecniche per realizzare immagini sempre più definite e specifiche che, permettendo una visione dall'interno del corpo umano e una rivelazione di eventuali patologie, impossibile in mancanza di esse, sono diventate fondamentali nella diagnosi. Anche nella terapia si fa ora sempre più ricorso alla fisica, ancora utilizzando immagini durante un intervento chirurgico, oppure con le nuove terapie oncologiche che utilizzano elementi subatomici. Infine, gli studi di base sulla funzionalità di vari organi, principalmente il cervello e il cuore, hanno ricevuto uno straordinario impulso dall'utilizzo di tecniche inventate nei laboratori di fisica; esse hanno decisamente rivoluzionato nell'ultimo decennio il patrimonio del nostro sapere, in particolare nel campo delle neuroscienze.

La Fisica del corpo umano
Leonello Servoli

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.

Siamo tutti Radioattivi?
Leonello Servoli

In questo seminario verrà descritto il fenomeno della radioattività, quali radiazioni vengano emesse, e la loro interazione con la materia, specie quella vivente. Infine si descriveranno per sommi capi alcune delle principali applicazioni, specie in ambito medico, e le problematiche relative alla protezione degli esseri umani dalle radiazioni.

Tutti i colori del cielo e ancora di più
Sara Cutini e Stefano Germani

Per cercare di capire appieno l’Universo è necessario osservare gli oggetti celesti  attraverso la luce di diversi “colori”. A partire dagli sviluppi degli ultimissimi anni, è possibile studiare il cosmo per mezzo di  messaggeri diversi dalla luce, come i neutrini o le onde gravitazionali, per ottenere un quadro ancora più complesso e affascinante.

Le equazioni della relatività che si capiscono
Francesco Sacchetti

Un racconto che guida alla scoperta e alla comprensione della Relatività Speciale di Albert Einstein, attraverso un percorso per ricavare con procedure matematiche semplici le equazioni che ne costituiscono il fondamento.

Quo vadis… Green Energy
Francesco Sacchetti

Cosa è l'energia?
Alcune osservazioni sui problemi di base per una transizione ‘green’ dal punto di vista della Fisica. Dubbi e affidabili certezze sugli aspetti legati sia ai problemi ambientali che a quelli dell'applicazione di alcune soluzioni, presentati e discussi in forma di problemi aperti, ricordando i vincoli imposti dai principi fondamentali della termodinamica e dalle leggi di conservazione.

A cosa servono le onde gravitazionali?
Mateusz Bawaj

Il seminario spiega, attraverso immagini ed animazioni video, il fenomeno dell'onda gravitazionale e il modo per rivelarla. Verrà presentato l'osservatorio gravitazionale europeo EGO situato nel comune di Cascina (PI), uno dei quattro osservatori di questo tipo al mondo.

La fisica delle micro e nano-energie: tecnologie per il futuro
Giacomo Clementi

Nell’ultima decade, la ricerca scientifica ha dimostrato grande interesse per lo sviluppo di nuovi sistemi e materiali in grado di rendere autosufficienti dispositivi elettronici per applicazioni rivolte all’Internet delle Cose (IoT). Il recupero di energia ambientale è una soluzione promettente per alimentare dispositivi di ultima generazione attraverso fonti di energia alternative, come la luce solare, le vibrazioni o il calore residuo. In questo seminario, vedremo quali sono le tecniche di recupero di energia ambientale più promettenti e quali sfide ci attendono in futuro.

Come la materia diventa complessa
Maurizio Maria Busso

Si ricostruisce la storia dell'evoluzione nucleare dell'universo, a partire dalle prime frazioni di secondo dopo il Big Bang e fino alla formazione delle stelle più recenti nelle Galassie, con un percorso che illustra il graduale e contrastato emergere delle scienze oggi raccolte nell'Astrofisica Nucleare. Per far questo, si analizzerà come l'evoluzionismo si sia imposto in fisica grazie all'emergere delle datazioni nucleari delle rocce, poi alla scoperta della necessità per le stelle di fonti di energia nucleare, molto più stabili e longeve della gravità. Infine, si ripercorreranno i tentativi di ascrivere la produzione  degli elementi chimici e l'evoluzione della materia dapprima allo stesso Big Bang, poi ai processi che avvengono nei nuclei stellari e nelle esplosioni di supernova. Si vedrà come la luminosità elevatissima di queste ultime fornisca oggi strumenti di indagine validi fino ai confini spazio-temporali dell'Universo che ci circonda.

La seconda rivoluzione scientifica
Maurizio Maria Busso

Si ricostruisce la rivoluzione di pensiero e di metodi che permise alla fisica di superare le gravi contraddizioni interne che meccanica ed elettromagnetismo rivelavano alla fine del XIX secolo. Si cercherà di mostrare come, seguendo il richiamo di Emma Noether a cercare le caratteristiche fondamentali delle leggi fisiche nelle loro simmetrie e mediante una lunga genesi che non fu solo sperimentale e teorica, ma anche epistemologica, la crisi culturale fu superata con i progressivi passaggi delle teorie delle relatività speciale e generale, della meccanica quantistica e infine delle concezioni dei campi quantistici moderne. La cultura umanista e la filosofia del novecento non capirono questo percorso, che rivoluzionò i concetti fondanti della filosofia. Questa incomprensione fu una causa dominante delle crisi del XX secolo e lascia anche ora uno strascico nella divisione tra due culture che raramente si parlano. Le notevoli, importanti eccezioni di personaggi come Musil, Picasso, Schroedinger, Heisenberg, Borges, Calvino, ecc. permettono ora di identificare un patrimonio culturale originalissimo, che nelle scuole superiori dovrebbe trovare un posto adeguato in programmi interdisciplinari.

Se questo è un Prof
l’incredibile avventura umana  e scientifica di Bernardo Dessau, fisico, scienziato, maestro a Perugia nella prima metà del ‘900

Giovanni Carlotti

Il seminario ripercorre la vicenda umana e scientifica di Bernardo Dessau. Dalla laurea a Strasburgo nel 1986 al lavoro di ricerca sulla generazione e la rivelazione delle onde elettromagnetiche e della telegrafia senza filo, in veste di assistente del prof. Augusto Righi, presso l’Università di Bologna. Poi l’incarico di docenza a Perugia dal 1904, la sua fama di grande didatta e divulgatore, e le peripezie e discriminazioni subite a causa della sua origine tedesca (durante la prima guerra mondiale) e del suo essere ebreo (leggi razziste e seconda guerra mondiale). Durante il cinquantennio della sua attività scientifica egli potè così assistere da vicino alle strabilianti scoperte e novità sul fronte della fisica atomica, della meccanica quantistica e delle telecomunicazioni, ma anche sperimentare sulla propria pelle la terribile tragicità degli eventi storico-sociali che sconvolsero il “secolo breve”. Entrambe questi aspetti saranno approfonditi durante il seminario. Dessau morì solo e malato nel 1949 e volle che sulla sua tomba fosse scritto: “Bernardo Dessau. Fisico, scienziato, maestro”.

Arte e Scienza: lo sviluppo del pensiero nell’intuizione dell’artista e nel rigore dello scienziato
Renzo Campanella

Si possono identificare, nell’arte e nella scienza, dei percorsi che portano nella medesima direzione. Queste suggestioni possono essere proposte sulla base di una comparazione tra l’evoluzione della pittura e lo sviluppo delle teorie della fisica, riconoscendo, ad esempio, un parallelismo concettuale tra la nascita della prospettiva e il metodo scientifico galileiano, come anche tra l’impressionismo e la meccanica quantistica.
Queste considerazioni potrebbero tuttavia restare delle mere speculazioni se non supportate da osservazioni in qualche modo misurabili. Un caso che risponde a questi ultimi requisiti tuttavia esiste, ed è rappresentato dal secondo periodo pittorico di Jackson Pollock: le opere di tale periodo sono perfettamente descrivibili come frattali, pur essendo la definizione di frattale stata data da Mandelbrot vent’anni dopo la morte di Pollock.
Tutto questo suggerisce che il pensiero umano si possa evolvere unitariamente, pur con modalità differenti nei differenti campi in cui esso si esprime, e che l’intuizione artistica possa precorrere la descrizione scientifica.

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