SEMINARI DI FISICA 2018

seminari di fisica 2018 ita

Riprendono anche quest’anno alla Città della Scienza di Napoli i seminari divulgativi dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) – Sezione di Napoli e del Dipartimento di Fisica dell’Università Federico II di Napoli. I seminari, rivolti agli studenti delle scuole superiori, trattano di argomenti che spaziano in tutti gli ambiti di ricerca dell’INFN e del Dipartimento e raccontano le problematiche più affascinanti e cruciali della fisica moderna: dal macro al micro-cosmo; dallo studio dei neutrini alla scoperta del bosone di Higgs e al concetto di massa; dal concetto di energia alla fisica delle stelle e dei fenomeni più catastrofici dell’Universo.

Questi cicli seminariali, che da 6 anni si svolgono negli spazi di Città della Scienza, vanno ascritti all’ormai consolidata terza missione dei centri di ricerca e delle università, ossia l’obiettivo fondamentale che queste istituzioni hanno di dialogare con la società; e alla missione della Città della Scienza che è la diffusione della cultura scientifica, tra insegnamento formale e non-formale. L’intento di questi incontri è di coniugare l’apprendimento di tipo formale (presso scuole, università, ecc.) con quello non-formale (presso musei, acquari, ecc.) per promuovere competenze e carriere in ambito STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts and Math) e contribuire a formare persone capaci di avere un ruolo attivo in società sempre più democratiche e consapevoli del ruolo di scienza e tecnologia.

Città della Scienza | gennaio–maggio 2018 | 10:00-12:00
Per partecipare ai seminari le scolaresche interessate potranno prenotare al Contact Centre di Città della Scienza.
tel. 081.73.52.220-222
e-mail contact@cittadellascienza.it.

INFNapoli e UNINA

CALENDARIO EDIZIONE 2018

Il programma dell’edizione 2018 è articolato in 18 seminari che si terranno a Città della Scienza a partire da gennaio fino a maggio, dalle ore 10:00 alle 12:00. 

17 GENNAIO 2018
Titolo: Perché il nostro DNA non è come un piatto di spaghetti
Relatore: Prof. Mario Nicodemi (Università degli Studi di Napoli Federico II)
Ciascuna delle cellule umane, pur essendo grande solo qualche millesimo di millimetro, contiene due metri di DNA. Esso è ripiegato nel nucleo cellulare in una complessa architettura tridimensionale che ha precisi scopi funzionali: per esempio regioni remote del DNA controllano l’attività di un certo gene ripiegandovisi sopra e stabilendo un contatto fisico. La struttura spaziale del genoma racchiude quindi il segreto della regolazione dei geni. Combinando tecniche di fisica dei polimeri e di biologia abbiamo cominciato a svelare la complessa organizzazione spaziale del genoma e i meccanismi molecolari che ne sono alla base. Usando questi nuovi approcci si riesce per la prima volta a prevedere l’effetto delle mutazioni sulla struttura 3D del DNA e quindi sul controllo dei geni. Questi risultati aprono concretamente la strada a nuove tecniche di diagnostica per importanti malattie umane, come le malattie congenite o il cancro.

Approfondimento

7 FEBBRAIO 2018
Titolo: Fiat Lux, come la luce ha cambiato le nostre vite.
Relatore: Dr. Antigone Marino (Istituto di Science Applicate e Sistemi Intelligenti CNR – Napoli)
Che luce sia! Si potrebbe dire che questo sia stato il motto del novecento. Gli studi sulla luce di Newton, le grandi scoperte sulla radiazione elettromagnetica di Planck e Maxwell, trovano finalmente il loro sbocco tecnologico verso la fine del secolo scorso. I laser, le fibre ottiche, la fotografia digitale sono solo alcune delle tecnologie basate sulla luce che hanno stravolto le nostre vite. Ma come funzionano? E come è possibile che la luce, le cui straordinarie caratteristiche erano già note a greci ed egizi, abbia dovuto aspettare tanto per diventare protagonista delle nostre vite?

Il termine luce (lux) si riferisce alla porzione dello spettro elettromagnetico visibile dall’occhio umano. Il Sole è la sorgente luminosa più grande a nostra disposizione, responsabile delle fotosintesi clorofilliana e della vita sul pianeta Terra. Sin dall’antichità era noto che la luce interagisse con la materia dando vita a vari fenomeni, tra cui i più noti sono l’assorbimento, la diffusione, la riflessione, la rifrazione e la diffrazione. Ma bisognerà aspettare l’avvento della meccanica quantistica agli inizi del XX secolo per comprendere che la luce non è solo un’onda elettromagnetica, ma possiede anche proprietà tipiche delle particelle. E così il mondo scopre il fotone, la particella che descrive la luce. Ed entra in un nuovo illuminismo tecnologico.

9 FEBBRAIO 2018
Titolo: La Relatività Generale, le catastrofi stellari e le Onde Gravitazionali: storia di un Nobel mancato ed uno preso.
Relatore: Dr. Fabio Garufi (Università degli Studi di Napoli Federico II)
Nel 1915 Albert Einstein pubblicò il suo capolavoro: la Teoria della Relatività Generale (TRG). In questa teoria rivoluzionaria, lo spazio ed il tempo, che già erano stati unificati in un unico sistema di coordinate – lo spazio-tempo (o cronotopo)- vengono deformati dalla presenza di una forza e, per converso, la deformazione dello spazio-tempo viene percepita da una massa come una forza. Quando nell’Universo si verifica un evento catastrofico: esplosioni di supernovae, coalescenza di due stelle binarie che spiraleggiano una verso l’altra, buchi neri che inghiottono stelle di neutroni o altri buchi neri, la distribuzione della massa e quindi della forza gravitazionale subisce delle variazioni e, di conseguenza, si producono delle increspature nel tessuto del cronotopo che si propagano alla velocità della luce: sono le Onde Gravitazionali. La natura della forza gravitazionale, di gran lunga la più debole delle interazioni fondamentali, fa sì che le onde gravitazionali siano estremamente difficili produrre, anche negli eventi cosmici più estremi e, ancor più, da rivelare.
La rivelazione delle onde gravitazionali è stata uno degli eventi scientifici più importanti degli ultimi anni e quest’anno il premio Nobel è stato assegnato a tre dei pionieri di questa ricerca: R. Weiss, K. Thorne e B. Barish per il loro contributo alla ideazione e realizzazione dell’esperimento LIGO; curiosamente, invece Einstein il Nobel per la teoria della Relatività non lo vinse. L’Italia è parte di questa impresa fin dal principio con l’esperimento Virgo, nato dalla visione lungimirante di Adalberto Giazotto e Alain Brillet, oramai 30 anni fa.

14 FEBBRAIO 2018
Titolo: Alla ricerca del lato oscuro dell’Universo. La lunga strada verso la scoperta della Materia Oscura.
Relatore: prof.ssa Giuliana Fiorillo (Università degli Studi di Napoli Federico II)
La comprensione dell’universo, della sua origine e delle leggi che lo regolano, è legata alla conoscenza della fisica microscopica, delle particelle elementari e delle loro interazioni fondamentali. I meccanismi che, dal Big-Bang circa 14 miliardi di anni fa, hanno determinato l’evoluzione dell’universo e la sua struttura attuale, possono essere compresi, seppur in parte, alla luce del Modello Standard, la teoria che descrive i costituenti elementari della materia e le loro interazioni. Il Modello Standard, tuttavia, non è in grado di spiegare tutto ciò che osserviamo. La materia, di cui si compongono le stelle e noi stessi, costituisce solo il 5% di tutto l’universo. Si calcola che il 27% del nostro universo sia fatto di materia “oscura”, perché non emette o assorbe radiazione luminosa, ed il rimanente 68% di una energia altrettanto oscura, perché di essa non sappiamo nulla. Questi due componenti misteriosi sono ipotizzati per spiegare la radiazione cosmica di fondo, il moto delle galassie e l’espansione accelerata dell’universo come indicato dalla luce delle Supernovae più distanti. L’alternativa è che sia sbagliata la teoria della relatività o quella della gravitazione universale.
La materia oscura è una delle componenti più misteriose dell’universo. Eppure costituisce l’85 per cento della massa dell’universo – sei volte la massa di materia ordinaria, atomica. I fisici non hanno mai osservato particelle di materia oscura direttamente, ma vediamo la loro influenza in tutta l’astronomia. L’attrazione gravitazionale di questa materia nascosta è la forza che ha creato la struttura nell’universo, modellando le galassie e formando la distribuzione di cluster e vuoti che vediamo nel cielo. Una delle grandi sfide di oggi nella fisica è osservare particelle di materia oscura che vengono dalla galassia e che colpiscono particelle sulla Terra. Questo seminario presenta le prove della materia oscura e introduce uno degli sforzi più ambiziosi per scoprire interazioni di particelle di materia oscura, usando tonnellate di liquido criogenico in un laboratorio sotterraneo.

21 FEBBRAIO 2018
Titolo: Osservare e comprendere i terremoti: le sfide scientifiche della sismologia moderna’.
Relatore: prof. Aldo Zollo (Università degli Studi di Napoli Federico II)
I terremoti evocano nell’immaginario di tutti noi i concetti di disastro e devastazione. Ma essi sono in, fondo, la manifestazione della vitalità del Pianeta Terra che è un sistema fisico dinamico in continua evoluzione. Comprendere e conoscere i processi che originano i terremoti è il primo passo verso la prevenzione, che è oggi ritenuta la migliore strategia per la mitigazione degli effetti disastrosi dei terremoti sulle popolazioni. In questo seminario si affronteranno i vari aspetti legati all’origine ed alla occorrenza dei fenomeni sismici sul Pianeta Terra, la loro distribuzione geografica e temporale tutt’altro che casuale, le cause e le possibili azioni per mitigarne il rischio. Il seminario si concluderà con una panoramica sui temi di frontiera che la Sismologia dei Terremoti si appresta ad affrontare nella prossima decade.

23 FEBBRAIO 2018
Titolo: La fisica delle particelle e i segreti dei vulcani: una sfida per guardare attraverso i vulcani e non solo…
Relatore: prof. Giulio Saracino (Università degli Studi di Napoli Federico II)
La terra è investita continuamente da una radiazione di origine cosmica, per la maggior parte costituita da protoni che, interagendo con i nuclei dell’atmosfera, produce nuove particelle. Tra queste troviamo i muoni, particelle molto penetranti che riescono ad attraversare anche centinaia di metri di roccia. Questa proprietà può essere utilizzata per ottenere delle “radiografie” di oggetti molto grandi, quali ad esempio l’edificio di un vulcano o una piramide. Per realizzare tali radiografie, dette anche “muografie” si utilizzano dei rivelatore di particelle, strumenti capaci di misurare la direzione ed il numero di muoni .
Nel seminario saranno illustrati i principi della radiografia muonica ed alcune sue applicazioni. In particolare sarà descritto l’esperimento MURAVES, che ha come obiettivo quello di realizzare una muografia della parte superiore del Gran Cono del Vesuvio. Affiancando la muografia del Vesuvio con altre misure convenzionali, come quella gravimetrica e quelle geo-elettriche, si cercherà di compiere un ulteriore passo in avanti verso la conoscenza della struttura del vulcano.

28 FEBBRAIO 2018
Titolo: La fisica di frontiera al Large Hadron Collider del CERN
Relatore: Dr. Luca Lista (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Napoli)
Il Large Hadron Collider (LHC) al CERN di Ginevra è l’acceleratore più potente al mondo che fa scontrare protoni ad un’energia mai raggiunta in precedenza. Nel 2012 è stato scoperto dagli esperimenti ATLAS e CMS ad LHC, dopo decenni di ricerche, il bosone di Higgs, l’anello mancante al Modello Standard, la teoria che descrive le particelle elementari e le loro interazioni fondamentali. Il bosone di Higgs è fondamentale per comprendere l’origine della massa delle particelle elementari, senza la quale il mondo e la materia di cui siamo fatti non potrebbero esistere, almeno nella forma che conosciamo. Restano aperte diverse domande nella fisica fondamentale. Ad esempio, è sconosciuta la natura della materia oscura, che costitusce gran parte della materia presente nel cosmo, ed è ancora ignota la ragione per cui l’universo attuale è fatto di materia e non di antimateria, “estinta” quest’ultima in una fase primordiale dell’evoluzione dell’Universo. A queste domande LHC cercherà di dare una risposta nei prossimi anni di presa dati.

7 MARZO 2018
Titolo: Osservare l’Universo utilizzando la fisica delle particelle. Da Galileo ai giorni nostri
Relatore: Dr. Pasquale Migliozzi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Napoli)
Da sempre l’Uomo ha scrutato il cielo per cercare di carpirne i segreti. La prima svolta si è avuta con l’invenzione del telescopio che permise a Galileo Galilei di osservare “da vicino” i pianeti del sistema solare e i loro satelliti.
Per i successivi 400 anni l’osservazione del cielo è proseguita utilizzando telescopi sempre più potenti ed efficienti. La svolta, però, si ha all’inizio del 1900 quando viene scoperta una radiazione extra-terrestre che bombarda continuamente l’atmosfera: i raggi cosmici.
Questa scoperta ha portato allo sviluppo di una nuova branca della fisica che va sotto il nome di Fisica delle Astro-particelle. A differenza dell’Astronomia che utilizza la radiazione elettromagnetica e l’evoluzione dei telescopi di Galilei come strumenti per lo studio dell’Universo, la Fisica delle Astro-particelle utilizza le tecniche sviluppate agli acceleratori di particelle per costruire enormi apparati che prendono il nome di telescopi, ma studiano i neutrini, la radiazione cosmica (principalmente protoni) e le onde gravitazionali.
Quest’approccio, complementare a quello degli esperimenti agli acceleratori, permette di “studiare” l’Universo com’era subito dopo il Big Bang. In questo seminario ripercorreremo le tappe che hanno portato allo sviluppo della moderna Fisica delle Astro-particelle, i risultati ottenuti e come, grazie alla loro complementarità con le misure astronomiche, sia stato possibile approfondire la comprensione dell’Universo più remoto e violento. Infine descriveremo i moderni telescopi che hanno permesso tutto ciò e che sono stati costruiti nelle profondità del ghiaccio del Polo Sud e del Mar Mediterraneo, sugli altipiani del Tibet e delle Ande, nel deserto della Namibia e nella pampa Argentina.

9 MARZO 2018
Titolo: Le radiazioni e l’uomo: una controversa convivenza
Relatore: Prof. Lorenzo Manti (Università degli Studi di Napoli Federico II)
L’esposizione alla radiazione ionizzante rappresenta una realtà praticamente ubiquitaria e pressoché ineludibile. I suoi effetti tumorigenici sono da tempo conclamati ma, altrettanto innegabili, sono i benefici che ne derivano, per esempio proprio nella cura dei tumori. Una rassegna dei principali effetti, acuti e tardivi a livello biologico di interesse per la salute umana, verrà presentata nel tentativo di far conoscere meglio questo pericoloso alleato.

14 MARZO 2018
Titolo: Storia dell’Universo
Relatore: Prof. Giuseppe Longo (Università degli Studi di Napoli Federico II)
La breve lezione cercherà di riassumere lo stato attuale delle conoscenze sull’evoluzione dell’universo. Partendo dagli istanti immediatamente successivi al Big Bang si racconterà del come l’energia iniziale si sia progressivamente raffreddata a formare le prime particelle elementari e, da queste, in rapidissima sequenza, gli atomi, le molecole, le stelle e le galassie. La descrizione sarà di tipo fenomenologico e porrà forte enfasi sui principi fisici che ci hanno consentito di acquisire queste conoscenze. La parte finale sarà dedicata a spiegare i limiti delle teorie attuali e cosa si sta facendo per cercare di superarli.

21 MARZO 2018
Titolo: I principi del computer quantistico
Relatore: Dr. Alberto Porzio (CNR – SPIN, Napoli)
L’uomo ha costruito macchine che potessero aiutarlo nei calcoli. Successivamente ha cominciato ad usare i numeri per codificare, immagazzinare e trasmettere le informazioni. Nei tempi moderni le due funzioni si sono fuse negli attuali computer. Oggi la comunità scientifica è impegnata nello studiare come e fino a che punto sia possibile oltrepassare le potenzialità dei computer sfruttando le peculiarità della natura quantistica della materia che ci circonda realizzando quello che viene detto il computer quantistico.
In questo seminario proveremo a capire come e perché sfruttando i paradossi della meccanica quantistica sia possibile realizzare sistemi in grado di svolgere compiti oggi proibiti ai nostri computer. Si mostreranno i principi di funzionamento e i limiti intrinseci e tecnologici che, per ora, precludono la produzione di computer quantistici su larga scala.
Infine, parleremo del paradosso EPR e del concetto di entanglement quale principale mattone della computazione quantistica.

23 MARZO 2018
Titolo: La Fisica delle stelle
Relatore: Prof. Lucio Gialanella (Università degli Studi della Campania Luigi Vanvitelli)
L’anno 2011 ha segnato la ricorrenza del centesimo anniversario della scoperta del nucleo atomico da parte di Ernest Rutherford, evento che ha segnato un’autentica rivoluzione nel nostro modo di intendere il mondo e di viverci, giorno dopo giorno.
In questi cento anni, 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 aver rievocato |’esperienza di Rutherford, prototipo di una serie impressionante di esperimenti in corso ancora oggi, sarà descritto come la Fisica Nucleare abbia prodotto, nel corso degli anni, una varietà di applicazioni di cui tutti siamo beneficiari. Saranno quindi individuate quali opportunità la Fisica Nucleare potrebbe offrire, nel prossimo futuro, per il miglioramento della nostra vita.

SEMINARI DI PREPARAZIONE ALL’ESAME DI MATURITÀ

11 APRILE 2018
Titolo: L’Energia
Relatore: Dr. Luigi Coraggio (Istituto Nazione Fisica Nucleare – Napoli)
L’energia è una proprietà della materia che si manifesta sotto diverse forme. Diverse branche della fisica forniscono definizioni di diverse forme di energia, che è possibile trasformare da una forma in un’altra (energia meccanica, elettromagnetica, termica, nucleare, …). L’energia è tuttavia sottoposta ad un importante vincolo di conservazione: non si può né creare né distruggere. E ogni trasformazione dell’energia da una forma ad un’altra ha necessariamente un’efficienza limitata, ed una parte dell’energia trasformata verrà inevitabilmente “sprecata”. La natura fisica dell’energia costituisce un invalicabile limite al suo utilizzo da parte delle società umane. Anche la ricerca e l’utilizzo di nuove fonti, rinnovabili e non, dovranno fare i conti con la sua natura finita e con i limiti della sua utilizzabilità.

18 APRILE 2018
Titolo: Atomi
Relatore: Prof. Umberto Scotti di Uccio (Università degli Studi di Napoli Federico II)
Secondo Richard Feynman, la scoperta più importante della Fisica è questa: il mondo è fatto di atomi, e questi atomi sono uguali in tutti i punti dell’Universo che esploriamo.
In questo intervento ripropongo alcuni esperimenti storici e alcune considerazioni teoriche fondamentali che hanno aperto ai Fisici le porte dell’atomo. Aprirò quindi una discussione critica sulle questioni più semplici, a partire dalla connessione tra il nostro modo di esprimerci e la realtà sperimentale. Cosa significa dire “una particella alfa colpisce un atomo”? Si può vedere un atomo? Si può parlare di “forma” di un atomo? Insomma, cosa concretamente possiamo dire nel descrivere gli esperimenti e le proprietà fisiche dell’atomo? Infine, proporrò una questione di carattere generale e interdisciplinare. Che relazione c’è tra la descrizione fisica dell’atomo e la descrizione chimica dell’atomo? E che dire dell’atomo come lo presenta la Filosofia?

26 APRILE 2018
Titolo: La massa
Relatore: Prof. Pietro Santorelli ( Università degli Studi di Napoli Federico II)
La massa è una grandezza fisica la cui natura è ancora oggi oggetto di ricerca. Il concetto di massa fu introdotto per la prima volta da Newton nel 1687 e nella meccanica classica il termine è stato usato per indicare due grandezze fisiche, in principio differenti, la massa inerziale e quella gravitazionale. Numerosi esperimenti hanno confermato con grande precisione che le due grandezze fisiche sono equivalenti. Nella teoria della relatività ristretta il concetto di massa è andato modificandosi con l’introduzione della massa relativistica. A livello subatomico, invece, la massa di una particella elementare è il risultato di un meccanismo, il meccanismo di Higgs, strettamente legato all’esistenza di una particella scoperta solo recentemente: il bosone di Higgs.

2 MAGGIO 2018
Titolo: Dalla meccanica classica alla relatività; un viaggio tra arte e scienza
Relatore: Dr. Pierluigi Paolucci (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Napoli)
L’arte sarà il linguaggio di comunicazione usato per introdurre e illustrare alcuni dei principali temi della fisica classica fino ad arrivare alla teoria della relatività e ad alcuni aspetti legati alla fisica moderna.
La forza gravitazionale, il concetto di energia potenziale e cinetica, le proprietà della luce e il significato di tempo saranno trattati da un punto di vista rigorosamente scientifico ma usando l’arte come linguaggio comune con lo scopo di avvicinare al mondo della Scienza tutti gli studenti e non solo quelli naturalmente già interessati a questi argomenti.

9 MAGGIO 2018
Titolo: Relatività ristretta: un’introduzione
Relatore: Prof. Fabio Ambrosino (Università degli Studi di Napoli Federico II)
Introduciamo la teoria della relatività ristretta, usando solo le quattro operazioni (e la radice quadrata!) partendo dalle idee “rivoluzionarie” di Galileo per arrivare a quelle di Einstein: questo ci porterà a rivedere criticamente la nostra nozione di tempo e di spazio.

16 MAGGIO 2018
Titolo: Introduzione alla fisica moderna
Relatore: Prof. Giovanni De Lellis (Università degli Studi di Napoli Federico II)
L’inizio del ventesimo secolo ha segnato una profonda rivoluzione nella Fisica, con il passaggio dalla fisica classica alla meccanica quantistica.
Il determinismo dell’ottocento cedeva il posto al probabilismo del nuovo secolo. In questo seminario descriviamo con alcuni esempi la necessità di questo cambiamento per spiegare fenomeni fisici legati al mondo microscopico e come le nuove leggi hanno superato la descrizione precedente inglobandola in un nuovo quadro descrittivo.

L’iniziativa ha negli anni riscosso sempre un notevole successo. L’edizione 2017 ha avuto più di 1.700 partecipanti tra studenti e docenti.

I PROGRAMMI DELLE EDIZIONI PASSATE

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