La Fisica Oggi e il Corso di Laurea in Fisica a Lecce cosa studia la Fisica una scienza in continua evoluzione il metodo di lavoro del fisico studiare Fisica a Lecce il fisico nel mondo del lavoro Cosa studia la Fisica dall’infinitamente grande 10+26 m = dimensione dell’universo osservabile all’infinitamente piccolo e ritorno 10-15 m = raggio classico dell’elettrone Lo studio dei costituenti ultimi della materia ha profonde implicazioni sull’evoluzione dell’universo … e viceversa Nel percorso dal grande al piccolo si collocano le diverse aree della fisica moderna 10+26 m Astrofisica complesso statistica semplice cosmologia Fisica dei la scala Materia Ordinaria sistemi umana complessi Fisica Atomica e Molecolare meccanica Fisica Nucleare Particelle Elementari 10-15 m applicazioni Alla scala più bassa di dimensioni e complessità leptoni I processi si descrivono come interazioni fondamentali tra particelle elementari 12 (costituenti della materia) oggi quark la tavola degli elementi per i fisici delle particelle Alla scala più bassa di dimensioni e complessità 3 oggi ? I processi si descrivono come interazioni fondamentali tra particelle elementari 12 (costituenti della materia) oggi prima del 1984 Gravitazionale Gravitazionale WZ Elettrodebole gluoni Forte Elettromagnetica Debole Forte Per ogni tipo di interazione esistono particelle speciali che trasmettono la forza tra particelle di materia prima del 1888 Gravitazionale Elettrica Magnetica Risalendo la scala della complessità La Fisica dei sistemi complessi due molecole di DNA Grande numero di entità individuali Interazione fra gli individui Proprietà collettive assenti in un sistema di pochi individui Interdisciplinarità la borsa di Tokyo vortice in un fluido Una scienza consolidata in continua evoluzione Le tecnologie a servizio della sperimentazione Le frontiere della conoscenza Le applicazioni nella vita di tutti i giorni L’evoluzione delle immagini dei costituenti della materia 1950 Camere a Bolle ( 1960 Nobel a D. Glaser per l’invenzione delle Camere a Bolle ) 1984 Prima osservazione della particella Z ( Nobel a Rubbia ) Prova sperimentale dell’unificazione delle interazioni elettromagnetica e debole Z e+e- nell’esperimento UA1 al CERN Tecnologia di frontiera nella prossima generazione di esperimenti al CERN Large Hadron Collider 2006-20?? 4 esperimenti / 1000 fisici per esperimento Il più grande complesso di magneti superconduttori Per mantenere su traiettorie circolari protoni dell’energia di 7 TeV Fisici leccesi partecipano all’esperimento ATLAS e al progetto GRID GRID un sistema di calcolo distribuito Per far fronte alla complessità e alla mole dei dati degli esperimenti a LHC Computers al CERN, in Europa, in USA, dai grandi Lab. di ricerca fino alle piccole università, condivideranno i dati, il software, le risorse per l’analisi dei dati La frontiera dell’astrofisica ... Per la prima volta in orbita nel 1990 Il telescopio Hubble 6 Agosto 2001 Hubble deep field L’immagine più distante nello spazio-tempo dell’Universo L’Universo a meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang ...e la frontiera della Cosmologia Relatività Generale L’evoluzione dello spazio-tempo dipende dalla materia e dall’ energia L’universo si espande sempre più lentamente (Una certezza fino a pochi anni fa) OGGI Un’altra forma di energia (del vuoto) fa sì che la velocità di espansione dell’universo aumenti Boomerang: studia le disuniformità della Radiazione Cosmica di Fondo Il fossile del Big Bang Supernova Cosmology: velocità e distanza delle Supernovae di tipo I A Project L’universo è in espansione accelerata La ricerca della materia oscura nell’Universo NON EMETTE LUCE E’ fondamentale nel bilancio di massa (visibile e non) m e energia del vuoto Non è osservata, ma esistono evidenze indirette della sua esistenza dati La massa visibile è solo il 10% della massa totale Velocità delle stelle nelle galassie a spirale in funzione della distanza dal centro della galassia Fisici leccesi partecipano a SLOTT-AGAPE, un esperimento per la ricerca di materia oscura La gravità curva il percorso della luce Oggetti di grande massa nello spazio agiscono come lenti gravitazionali Picco nell’intensità luminosa di una stella nel periodo in cui un oggetto non visibile (materia oscura) passa tra la Terra e la stella Collaborazione SLOTT-AGAPE Italia Francia Svizzera L’osservatorio di Toppo di Castelgrande Il secondo telescopio sul suolo Italiano Inaugurato ad Ottobre 2001 - Potenza L’esplorazione di Marte Foto della superficie di Marte mostrano segni di un’antica presenza di acqua liquida. Segno di condizioni favorevoli allo sviluppo della vita ? Recente scoperta di una struttura attribuita ad un batterio fossile all’interno di una meteorite di origine marziana Fisici leccesi partecipano alle indagini sull’esistenza di condizioni adatte alla vita sul pianeta Marte Le frontiere della conoscenza dell’infinitamente piccolo … I Neutrini Ipotizzato per conservare il momento nel decadimento del neutrone Puntiforme, Neutro, senza massa Esistono tre tipi di neutrini: I neutrini sono prodotti: nel Sole nell’atmosfera e in laboratorio I neutrini prodotti nei laboratori Fascio di prodotti al CERN e inviato a LNGS OPERA in attesa della comparsa di SuperKamiokande, Giappone 1998 Deficit di dall’atmosfera Fisici leccesi partecipano all’ Esperimento MACRO (Lab. Gran Sasso) che conferma le oscillazioni di atmosferici SNO, USA Giugno 2001 Deficit di e dal sole ma flusso totale = flusso atteso La frontiera della fisica applicata... NANOTECNOLOGIE: costruire dal basso verso l’alto La sfida oggi: Costruire strutture delle dimensioni di 1/1000000000 m a partire da atomi o molecole A Lecce, presso l’unità INFM, il National Nanotechnology Laboratory Fino a vent’anni fa si pensava che il carbonio esistesse solo in tre forme Oggi la realtà dei NANOTUBI grafite diamante carbone 1985 H. Kroto, R. Smalley e R. Curl hanno scoperto che gli atomi di carbonio si possono unire anche in un reticolo regolare a forma di pallone di calcio: il FULLERENE cupole geodetiche dell’architetto Richard Buckminster Fuller 1991 Il giapponese Sumio Iijima ha ottenuto per la prima volta i NANOTUBI: fogli di grafite arrotolati su se stessi, con gli atomi collocati in una struttura a nido d'ape. Diametro: da 0,6 a 1,8 nm Densità: da 1,3 a 1,4 g/cm3 (densità dell’alluminio 2,7 g/cm3) Stabilità: fino a 2800°C nel vuoto (i microchip fondono fra i 600 e i 1000°C ). Resistenza: 45 miliardi di pascal (la miglior lega di acciaio si frattura a 2 miliardi di pascal). Calore: trasmettono 6000 W/mK (il diamante puro trasmette 3320 W/mK) Caratteristiche di Conduttori o Semiconduttori a seconda dell’organizzazione del reticolo Costi: 1500 dollari al grammo alla BuckyUSA di Houston (l'oro costa circa 10 dollari al grammo). ALCUNE APPLICAZIONI DEI NANOTUBI Rivelatori di gas: per determinare la presenza di gas inquinanti disciolti in liquidi organici e inorganici. I mattoni dei computers di prossima generazione: Un gruppo olandese ha combinato nanotubi conduttori e semiconduttori. Risultato: un nanodiodo. 1999 nasce il primo nanotransistor I nanotubi sulla via della realizzazione del sogno dell’uomo nell’era delle tecnologie avanzate Circuiti nanoelettrici: Nanotubi come cavi elettrici in computer sempre più piccoli e potenti Spugna per idrogeno: nanotubi nei serbatoi delle auto del futuro, per immagazzinare idrogeno, il combustibile perfetto. La fisica nella vita di tutti i giorni Geofisica e Fisica dell’Ambiente Osservatorio di Fisica e Chimica della Terra e dell’Ambiente Dip. di Scienza dei Materiali CNR e altre università ed enti di ricerca Convenzioni Settori di Ricerca Indagini geofisiche del sottosuolo Fisica dell’atmosfera Climatologia Chimica dell’ambiente LECCE Provincia Lecce: rischio idrogeologico applicazioni Regione Puglia: Qualità dell’aria e Tossicologia del suolo Comune di Lecce: modellazione del sottosuolo Piazza Tito Schipa Indagini geofisiche del sottosuolo Un’ applicazione nel settore Archeologico Piazza Tito Schipa (Lecce) Localizzazione con il metodo GPR (Ground Penetrating Radar) di una volta a botte portata alla luce da scavi archeologici successivi Indagini geofisiche del sottosuolo 2001 parte una campagna di rilevamenti geofisici nel sito archeologico Hierapolis (Turchia) Tomografia elettrica 2D del sottosuolo (nei pressi di Salice Salentino) caratterizzazione di una cavità carsica Fisica dell’atmosfera Studio dei fenomeni atmosferici per studi di tipo fisico di impatto ambientale Studio dei fenomeni atmosferici per analisi e previsione del tempo e del clima Simulazione della dispersione di inquinanti in atmosfera nella Regione Puglia Campagne di misura in Antartide L’università di Lecce insieme al CNR - ISIATA è coinvolta nel progetto “Centro Sperimentale di NOWCASTING” per un Centro per la previsione meteorologica a breve brevissimo termine su scala regionale Simulazione dei campi di vento mediante modelli meteorologici Il metodo di lavoro del fisico dall’esperimento Osservazione quantitativa di fenomeni Verifica delle predizioni della teoria Conferma della Teoria Teoria negata Un processo circolare Simmetria Unificazione alla teoria Formalizzazione di un modello che spiega i fenomeni osservati Predizione di nuovi fenomeni osservabili Come si ottengono nuovi risultati in Fisica ? Generalmente essi sono il frutto degli sforzi di un numeroso gruppo di lavoro Le “COLLABORAZIONI” raccolgono le competenze e le attitudini di molti fisici su attività e tematiche estremamente varie WWW inventato al CERN da Tim Berners-Lee e Robert Cailliau World Wide Web Il sistema di informazione globale basato su INTERNET nasce dall’esigenza dei fisici di organizzare gli sforzi e comunicare i risultati su scala planetaria Chi sono i Fisici oggi ? Geni come Einstein ? 1/1000 fisici, forse … Gli altri sono persone comuni con qualità comuni Alcuni sono bravi fisici perché sono sistematici altri perché sono creativi “ perché amano lavorare in laboratorio “ perché sono bravi softwaristi “ perché riescono a organizzare bene il lavoro di un team Il fisico è qualcuno che usa le sue attitudini in un mestiere che produce conoscenza fondamentale piuttosto che beni di consumo, servizi, informazione, salute, arte, ecc … … … Conoscenza Fondamentale e Progresso Culturale La Fisica ha modificato nei secoli la nostra concezione della realtà secoli XVI, XVII e XVIII Copernico, Galileo, Cartesio e Newton l’eliocentrismo copernicano e il metodo scientifico moderno si impongono sull’antropocentrismo tolemaico e sulle credenze aristoteliche inizi del XX secolo, Planck, Heisenberg e Bohr dalla meccanica newtoniana del continuo e del certo alla meccanica quantistica del discreto e del probabile inizi del XX secolo, Einstein e la Relatività il tempo, quarta dimensione dello spazio la massa, una forma di energia ( E = mc2 ) Italiani nella Storia della Fisica GALILEO Fondatore del Metodo Scientifico Moderno Contributi fondamentali alla meccanica e all’astronomia Guglielmo Marconi Premio Nobel per la Fisica nel 1909 per lo sviluppo della telegrafia senza fili Italiani nella Fisica Moderna Enrico Fermi Nobel 1938 Radioattività Artificiale indotta da Neutroni Emilio Segrè Nobel 1959 Scoperta dell’antiprotone Carlo Rubbia Nobel 1984 Scoperta delle particelle W e Z mediatrici delle Interazioni Deboli Riccardo Giacconi Nobel 2002 Contributo alla scoperta delle sorgenti cosmiche a raggi X Laurearsi in Fisica a Lecce http://cl.fisica.unile.it/ La facoltà di Scienze nasce nel 1967 CORSO DI LAUREA IN FISICA LECCE Triennale dall’anno accademico 2001-2002 Orientamenti Generale Tecnologico fisica computazionale tecnologie fisiche per l’ambiente tecnologie fisiche per la sanità tecnologie fisiche per l’industria + 2 anni di Laurea Specialistica Fisica e Astrofisica Fisica per l’Ambiente e il Territorio Fisica della Materia FAQ Che cosa caratterizza la formazione del fisico ? Il fisico ha una formazione versatile, orientata all’analisi quantitativa di situazioni complesse E` difficile studiare Fisica? Molti argomenti sono comuni ad altri corsi di studio (matematica, chimica, ingegneria,…) Acquisire i concetti in fisica richiede intuizione ma i concetti ben assimilati semplificano lo studio successivo Studiare fisica a Lecce Il rapporto numerico ottimale studenti/docenti migliora la qualità dello studio Continuo contatto con i docenti Verifica in itinere dei progressi nello studio Attività di tutorato e sostegno Attività seminariali di approfondimento e orientamento Le novita` introdotte dalla riforma universitaria CREDITO FORMATIVO: la misura del lavoro, comprensivo di lezioni, lavoro sperimentale , seminari, elaborati, tirocini, stages, studio individuale tesi, esami ed altre attività di valutazione 25 ore di lavoro per studente ad un anno di studio corrispondono 1500 ore = 60 crediti ad un credito corrispondono ad ogni insegnamento è assegnato un determinato numero di crediti "riscossi" dallo studente dopo il superamento di una prova di esame i crediti misurano il raggiungimento del traguardo formativo in i voti misurano il profitto 30esimi per i singoli esami in 110mi per la prova finale La Laurea si consegue con 180 crediti La Laurea Specialistica con 300 (globali) I Master, che durano un anno, valgono altri 60 crediti ORIENTAMENTO GENERALE I ANNO I semestre H CFU II semestre H CFU Analisi I 60 8 Analisi II 60 8 Fisica I 60 8 Fisica II 60 8 Laboratorio I 24 6 Laboratorio II 24 6 Geometria 60 8 Totale 204 30 Informatica 36 5 Lingua Base 24 3 Totale 204 30 ORIENTAMENTO GENERALE II ANNO I semestre H CFU II semestre H CFU Analisi III 60 8 Met.Mat.Fis. 60 8 Fisica III 60 8 Fisica IV 60 8 Laboratorio III 24 6 Laboratorio IV 24 6 Elem.Mecc.Anal. 42 Intr.Fis.Mod 5 Chimica 48 6 Lab.Calcolo St.Sci.Tecn. Totale 192 28 Totale 24 3 210 32 ORIENTAMENTO GENERALE III ANNO I semestre CFU II semestre H CFU Ist.Mecc.Quant. 72 10 Ist.Fis.Materia 60 8 Elem.Mecc.Stat. 24 3 Ist.Fis.Nucl.Sub. 50 7 24 5 Corso di indirizzo 24 3 Corso a scelta I 24 3 Altre attività 9 Corso a scelta II 24 3 Prova finale 6 Corso a scelta III 24 3 Laboratorio V Totale H 192 27 Totale 134 33 La ricerca in Fisica a Lecce LINEE DI RICERCA A LECCE Astrofisica e Fisica Astroparticellare Fisica delle Radiazioni e Elettronica Quantistica Fisica dello Stato Solido Consorzio Einstein Fisica delle Particelle con Acceleratori Fisica dei Fenomeni non Lineari e dei Solitoni Fisica Teorica Nucleare e Subnucleare e Teoria dei Campi Fondamenti di Meccanica Quantistica e Storia della Fisica Geofisica e Fisica dell’Ambiente Meccanica discreta, Meccanica statistica, Caos Il mondo della ricerca è internazionale Le collaborazioni dei gruppi di ricerca leccesi: esempi … Fisica dei Fenomeni non Lineari Montpellier II Steklov Inst. Moskow, CRM UdM Colorado University Univ. of Bucharest Academy of Sciences, Bratislava Univ. of Heraklion, Crete Fisica delle Radiazioni Esperimento ATLAS – CERN, Ginevra Fisica Sperimentale delle Particelle Esperimento MACRO - LNGS Esperimento KLOE - Frascati Esperimento ARGO - Tibet Il fisico e il mondo del lavoro IL FISICO NEL MONDO DEL LAVORO COMPETENZE DI UN FISICO spendibili nel mondo del lavoro Conoscenza ed utilizzo delle tecniche e degli strumenti per la misura di grandezze fisiche (elettriche, elettroniche, meccaniche, ottiche, nucleari,…) Metodi di acquisizione ed elaborazione statistica dei dati Conoscenza di base dell’elettronica (analogica e digitale) Utilizzo di tecniche e sistemi computazionali (varieta` di linguaggi di programmazione e ambienti software di lavoro) Tecniche di simulazione di processi fisici IL FISICO NEL MONDO DEL LAVORO RICERCA università enti di ricerca INDUSTRIA ricerca applicata sviluppo di tecnologie management SANITA’ tecnologie diagnostiche radioterapia FORMAZIONE insegnamento divulgazione e giornalismo scientifico AMBIENTE enti pubblici A.R.P.A. e A.N.P.A. altro … sicurezza (polizia …) finanza (banche …) Indagine telefonica sulla condizione occupazionale dei laureati in fisica a Lecce negli anni 1998 e 1999 Campione contattato : 50 laureati Indagine effettuata nel dicembre 2001 Condizione occupazionale 4% 38% 52% 6% Stabile Disoccupato Precario Occasionale mesi trascorsi senza occupazione Media 10.4 mesi 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Settori occupazionali 12% 6% 25% 4% informatica ricerca elettronica 20% 8% 25% insegnamento ambiente industria altro Sede lavorativa 2% 43% 49% 6% Provincia Regione Italia Estero Alcuni fisici Leccesi Un fisico leccese nella ricerca: Daniele Martello Nato a Gallipoli nel 1965 1984 Maturità scientifica 58/60 1990 Laurea in Fisica 110 e lode 1990-1993 Dottorato in Fisica (Bari) esperimento MACRO Post-Doc presso il Bartol Research Institute (USA) Dal 1996 ricercatore all’Università di Lecce Missione al Polo Sud (esperimento Amanda e Space) Anno sabatico a Karlsrhue (Germania) Collaborazione esperimento ARGO in Tibet Un fisico leccese nell’industria: Andrea Della Patria Nato a Lecce nel 1973 1991 Maturità scientifica 46/60 Aprile 2000 Laurea in Fisica 101/110 Dal luglio 2000 “Process-engineer” presso la sede di Catania della STMicroelectronics Un fisico leccese nella pubblica amministrazione: Francesca Tondi Nata a Galatina nel 1975 1993 Maturità scientifica 60/60 (Liceo De Giorgi) 28/04/1998 Laurea in Fisica 110 e lode 16/06/1998 assunta presso Italdata s.p.a., Milano (analista programmatore) dal 10/04/2000 al Ministero dell’Interno (analista di sistema e responsabile di un team di sistemisti) Nell’a.a. 2000-2001 master in Economia Pubblica (organizzato da Università di Roma “La Sapienza” e INPDAP)