LAUREARSI IN FISICA A NAPOLI
Cosa è la Fisica?
La Fisica è una disciplina di base di tutte le scienze con stretti legami con la Matematica, la
Chimica e le Scienze della Vita. La Fisica indaga gli aspetti fondamentali dell’Universo e ricerca le
leggi per la descrizione dei fenomeni naturali. Tali leggi devono avere carattere predittivo, e il
continuo confronto tra teoria ed esperienza è alla base della loro validità.
Le leggi si esprimono mediante formule matematiche → La Matematica è il linguaggio della Fisica Le leggi fisiche devono essere confermate dall’esperienza → La Fisica è una Scienza La Fisica è una scienza pura, ma ha un impatto innovativo notevole in tutti i settori della tecnologia
e, in generale, nell’analisi di sistemi complessi.
Che fa il fisico?
Nella ricerca fondamentale
• il fisico sperimentale progetta ed esegue gli esperimenti atti a confermare le teorie,
analizzando e interpretando i dati ottenuti;
• il fisico teorico elabora modelli e teorie, ne verifica la consistenza e ne studia le previsioni.
Nella ricerca applicata e nel cosiddetto mondo del lavoro, il fisico
• progetta apparati, realizza strumentazione, esegue misure e test;
• elabora modelli applicabili a situazioni concrete;
• analizza metodi di soluzione.
In due parole il fisico si occupa di problem solving: un fisico è una persona in grado di risolvere
problemi.
Impatto della fisica sulla società
Lo studente che si iscrive al Corso di Laurea in Fisica acquisisce di anno in anno un livello sempre
maggiore di padronanza del metodo scientifico, ovvero di ciò che ha permesso, da Galileo Galilei ai
tempi nostri, di ottenere scoperte di incalcolabile valore che hanno cambiato radicalmente il modo
di pensare e agire dell’uomo contemporaneo rispetto a quello dei secoli passati. Ricordiamo due
scoperte fondamentali del XX secolo: la Relatività e la Meccanica Quantistica.
La Relatività Ristretta nacque nel 1905 con la pubblicazione di una memoria fondamentale in cui
Einstein enunciava i principi della teoria (successivamente generalizzati e ampliati nella Relatività
Generale da lui introdotta una decina di anni dopo). Sue conseguenze furono la disgregazione del
concetto di tempo universale (il tempo scorre con differenti cadenze a seconda della velocità con
cui si muove chi lo misura) e l’equivalenza fra massa ed energia, espressa dalla formula E = mc2,
probabilmente la più famosa della storia della scienza.
La Meccanica Quantistica si sviluppò nelle prime decadi del secolo XX con i contributi di Planck,
Bohr, de Broglie, Schrödinger, Heisenberg, Pauli, Dirac e vari altri fisici. La descrizione del
microcosmo data dalla Meccanica Quantistica ha portato a mettere in dubbio il principio di
causalità, almeno a livello microscopico, e ha prodotto, per esempio, il principio di
indeterminazione di Heisenberg, secondo il quale, contrariamente a quanto pare vero nella vita
quotidiana, non è possibile conoscere contemporaneamente l’esatto valore della posizione e della
velocità di una particella, neanche con strumenti perfetti. Lo studio della struttura del nucleo
atomico e delle particelle elementari ha portato alla scoperta dei raggi cosmici, con la quale si è
inaugurata una stretta collaborazione fra Fisica e Astronomia che è culminata in sempre più raffinati
contributi sull’origine e l’evoluzione dell’Universo (big-bang, buchi neri, etc.). Oggi la fisica
subnucleare e astro-particellare effettua veri e propri esperimenti di cosmologia nello LHC di
Ginevra, l’acceleratore di particelle più grande del mondo.
La rivoluzione del pensiero causata dalla fisica non è rimasta al livello di pura speculazione astratta.
La Meccanica Quantistica, da teoria tipica della scienza pura, con profondi risvolti di carattere
filosofico, ha portato nel secolo scorso all’introduzione del transistor, del laser, dei circuiti integrati,
e in genere di tutti i dispositivi a stato solido derivati, quali i computer, gli apparati di
telecomunicazione e rivelazione, nonché le sempre più sofisticate apparecchiature che
caratterizzano le moderne tecniche diagnostiche mediche (radiografia, TAC, risonanza magnetica,
PET, termografia, mammografia). Oltre ad essere la teoria alla base di tutte le applicazioni
ingegneristiche appena citate, la Meccanica Quantistica sta consentendo attualmente lo sviluppo
delle nanotecnologie, ovvero l’insieme di tecniche che consentono di costruire, osservare e misurare
oggetti di dimensioni molecolari, cioè grandi solo alcuni nanometri in almeno una dimensione
spaziale (il prefisso nano specifica dimensioni pari al miliardesimo del metro, cioè le dimensioni
molecolari). Il numero di settori interessati dalle nanotecnologie è praticamente illimitato, e fare una
lista delle possibili applicazioni future è quasi impossibile. Altri sterminati campi di ricerca si
aprono allorché l’informazione viene registrata in sistemi quantistici e fatta evolvere nel tempo:
questa evoluzione è prevedibile con le leggi della Meccanica Quantistica e rende potenzialmente
possibili nuovi processi quali la crittografia quantistica, il teletrasporto, e la costruzione di
calcolatori quantistici enormemente più potenti di quelli attuali.
Tutte le tecnologie descritte si annunciano come una nuova rivoluzione che è in corso di
realizzazione solo grazie alle nuove vie aperte dalla ricerca scientifica di base, a dimostrazione del
fatto che i prodotti della migliore tecnologia, pur provenendo da un’esplicita ricerca di fisica
applicata o di ingegneria, nascono come conseguenza di studi di pura ricerca fondamentale. È
quindi fuorviante l’ipotesi di dar vita a forme di ricerca tecnologica del tutto avulse o quasi dalla
ricerca di base. La stessa tecnologia alla base di Internet e del web globale, con le sue innumerevoli
applicazioni, nacque nel ristretto ambito della comunità internazionale dei fisici del CERN (Centro
Europeo di Ricerche Nucleari), che la introdussero come strumento per l’accesso a distanza ai dati
sperimentali, allo scopo di facilitare la ricerca di base.
I laureati in Fisica hanno una preparazione che spazia dallo studio teorico e sperimentale delle leggi
fondamentali della natura a conoscenze di carattere più tecnologico e applicativo. Questa
preparazione, tra l’altro, include anche una solida conoscenza della Matematica, che è in stretta
connessione con quanto Galileo Galilei ha scritto molto limpidamente nel suo libro “Il Saggiatore”:
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[La natura è un libro che] è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto. Questo tipo di preparazione fornisce al fisico una “flessibilità” che gli consente di essere
perfettamente a suo agio in attività che richiedono creatività e capacità di definire e risolvere
problemi, anche in campi apparentemente lontani dalle metodologie fisiche. Per citarne uno,
attualmente molti fisici con competenze specifiche sulle dinamiche dei sistemi complessi trovano
lavoro in collaborazione con gli economisti nel campo della finanza quantitativa, ossia nello studio
delle previsioni riguardanti l’andamento del mercato finanziario.
Il percorso formativo di un fisico
Laurea Triennale in Fisica
Per uno studente che si immatricola nel Corso di Laurea Triennale in Fisica il percorso didattico è
ben delineato e lascia solo due esami alla libera scelta dello studente. Ciò è stato previsto
deliberatamente perché l’esperienza pluridecennale di didattica della fisica condotta nelle strutture
dell’ateneo mostra che è necessario un periodo di “apprendistato” nel quale gli studenti devono
rafforzare le loro basi matematiche e impadronirsi di un solido insieme di conoscenze fisiche
fondamentali. La difficoltà principale in questo periodo consiste nell’acquisizione di un
atteggiamento mentale non molto incoraggiato nella carriera studentesca preuniversitaria. Si deve
imparare a pensare con un orientamento diretto al conseguimento di risultati verificabili
quantitativamente (e non solo qualitativamente) mediante l’uso di implicazioni strettamente
razionali. La derivazione dei risultati dalle premesse deve quindi sempre essere di natura
matematica, e la logica retrostante deve sempre curare i necessari collegamenti fra i concetti
adoperati e il formalismo usato per descriverli e connetterli. I voli pindarici non sono affatto proibiti
(anzi è in essi che risiede la creatività), ma lo studente deve imparare a essere sempre in grado di
esibire un adeguato discorso matematico a loro supporto.
Laurea Magistrale in Fisica
In questo contesto la situazione cambia, perché gli studenti sono ormai mentalmente rodati e in
possesso di un insieme standard di nozioni di base: è quindi il momento di acquisire un insieme di
conoscenze in parte comuni (tre esami) e in parte specifiche (i restanti sette esami). È necessaria
una personalizzazione della propria carriera mediante la scelta del settore di ricerca nel quale si
intende operare, e ovviamente è importante effettuare una scelta oculata. Nel Dipartimento di
Scienze Fisiche sono attivi ben 8 settori di ricerca principali, distinti fra loro e in alcuni casi
ulteriormente differenziati al loro stesso interno: Astrofisica, Elettronica, Fisica Biomedica, Fisica
della Materia, Fisica Nucleare, Fisica Subnucleare e Astroparticellare, Fisica Teorica, Geofisica. In
corrispondenza gli studenti possono scegliere fra 8 “orientamenti”, ovvero piani di studio consigliati
svolti prevalentemente ma non esclusivamente nell’ambito delle suddette linee di ricerca.
Qui diviene estremamente rilevante il contesto nel quale vengono a operare gli studenti nel
corso della loro carriera. Il Dipartimento di Scienze Fisiche dell’università “Federico II” è il più
grande dell’intero ateneo, e uno dei più grandi d’Italia. Il numero di ricercatori teorici e sperimentali
in esso operanti è tale da garantire la realizzazione di ogni tipo di aspirazione nel campo della
ricerca. Nelle piccole università, con dipartimenti di fisica talvolta ridotti ai minimi termini, il
numero limitato di docenti e ricercatori non può mettere a disposizione degli studenti né tanta
ricchezza culturale né un ventaglio di scelte paragonabile.
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Non si deve peraltro dimenticare che gli studenti, durante l’attività di tesi, si inseriscono in
gruppi i cui componenti svolgono attività di ricerca condotte a livello locale e internazionale. I
laureandi magistrali hanno quindi occasione di interagire anche con ricercatori teorici e/o
sperimentali di provenienza estera, e non raramente possono svolgere parte della propria attività in
laboratori di ricerca di notevole rinomanza, come il CERN di Ginevra, che citiamo come esempio
più famoso e indicativo.
Prerequisiti per l’iscrizione
Per l’iscrizione al Corso di Laurea Triennale in Fisica è richiesto il possesso di un Diploma di
Scuola Secondaria Superiore o di altro titolo conseguito all’estero e riconosciuto idoneo. Lo
studente deve possedere conoscenza degli aspetti elementari della matematica (aritmetica, algebra,
trigonometria, geometria, logaritmi). Può essere utile, ma non è essenziale, la conoscenza degli
aspetti basilari della fisica classica (meccanica, termologia, fenomeni ondulatori, elettromagnetismo
e ottica).
Inoltre sono richieste le seguenti capacità e attitudini:
• capacità di comprensione verbale, ovvero:
ƒ la capacità di interpretare il significato di un brano (o di una lezione) e di effettuare la
relativa, corretta rielaborazione sintetica scritta e orale;
ƒ la capacità di comprendere quesiti e dare ad essi risposta attenendosi strettamente agli
elementi forniti;
• attitudine a un approccio metodologico, ovvero:
ƒ la capacità di individuare i dati di un problema pratico e di utilizzarli per pervenire alla
risoluzione nella maniera più rapida;
ƒ la capacità di utilizzare le strutture logiche elementari (per esempio il significato di
implicazione, equivalenza, negazione di una frase, etc.) in un discorso scritto e orale;
• e soprattutto:
ƒ curiosità,
ƒ spirito critico,
ƒ impegno.
Quantificazione dell’impegno didattico
Laurea Triennale in Fisica
Il Corso di Laurea Triennale in Fisica è caratterizzato da un carico didattico complessivo di 180
CFU (Crediti Formativi Universitari, o semplicemente crediti) distribuiti in parti quasi eguali nei tre
anni previsti.
Il CFU è una unità di misura europea dell’impegno didattico e corrisponde a 25 ore di attività
complessiva dello studente. Il carico didattico corrispondente a un credito è suddiviso tra l’impegno
per seguire lezioni frontali (1 credito = 8 ore di lezioni o esercitazioni), o pratica di laboratorio (1
credito = 12 ore di pratica di laboratorio), mentre le restanti ore sono dedicate allo studio
individuale (17 ore nel primo caso, 13 ore nel secondo).
Il “peso didattico” degli insegnamenti di un corso di laurea è rappresentato dal numero di
crediti a essi assegnato.
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Laurea Magistrale in Fisica
Il Corso di Laurea Magistrale in Fisica ha durata biennale ed è caratterizzato da un carico didattico
complessivo di 120 crediti.
Punti di forza dei Corsi di Studio in Fisica
Didattica
Ottimo rapporto docenti studenti:
• nei corsi:
in media meno di 50 studenti per docente;
• nei laboratori: in media meno di 30 studenti per docente;
• grande disponibilità dei docenti.
Infrastrutture didattiche:
• laboratori con 3 studenti per esperienza;
• biblioteca (Dipartimento di Scienze Fisiche) con tavoli studio, possibilità di consultazione e
di prestito di libri, fotocopiatrici;
• sala studio (Dipartimento di Scienze Fisiche);
• sala con PC e accesso a computer centrali (Dipartimento di Scienze Fisiche);
• possibilità di prestito di notebook.
Ricerca
• Possibilità di esperienze in contesti di ricerca avanzati: network di relazioni con centri di
ricerca e laboratori nazionali e internazionali (esempio: il CERN di Ginevra, il laboratorio
SLAC negli USA, …).
Professionalizzazione
• Acquisizione di capacità professionali avanzate (elettronica, fisica biomedica, geofisica,
modellizzazione di sistemi complessi, tecnologie dei materiali).
• Possibilità di stage ed esperienze lavorative (network di relazioni con imprese high tech,
laboratori industriali, strutture sanitarie).
Le competenze che si acquisiscono
Laurea Triennale in Fisica
Nei tre anni del Corso di Laurea lo studente acquisisce:
• una buona conoscenza della Matematica e delle idee fondamentali della Chimica;
• un’approfondita conoscenza dei settori di base della Fisica classica e moderna, anche nelle
loro connessioni con altre scienze della natura;
• competenze operative di laboratorio e capacità di elaborare, interpretare e valutare i risultati
delle misure;
• capacità di utilizzare strumenti matematici e informatici adeguati:
• familiarità con il metodo scientifico di indagine e, in particolare, con la costruzione di
modelli e la loro verifica.
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Laurea Magistrale in Fisica
Dei due anni del Corso di Laurea Magistrale in Fisica, circa due terzi del secondo anno sono
dedicati alla preparazione della Tesi Magistrale che consiste in un elaborato, realizzato in modo
originale, su argomenti teorici o sperimentali nei campi della fisica e delle sue applicazioni. Il
lavoro di tesi può essere svolto all’interno del Dipartimento di Scienze Fisiche o presso aziende,
strutture e laboratori, tanto universitari quanto pubblici o privati, in Italia e all’estero. La
preparazione della tesi consente allo studente di percorrere i primi passi di un’attività autonoma di
fisico.
E dopo la Laurea?
Dopo il conseguimento del titolo di Dottore Magistrale in Fisica il laureato
• può inserirsi nel mondo del lavoro;
• continuare lo studio seguendo
ƒ Master specifici o Scuole di Specializzazione (a Napoli, esiste la Scuola di
Specializzazione in Fisica Sanitaria che forma i fisici medici per le Unità Sanitarie);
ƒ il Dottorato di Ricerca, a Napoli o in altra università italiana o estera.
A Napoli nell’ambito della fisica, presso il Dipartimento di Scienze Fisiche, sono attivi:
• il Dottorato in Fisica Fondamentale ed Applicata,
• il Dottorato in Rischio Sismico,
• il Dottorato in Tecnologie Innovative per Materiali, Sensori e Imaging,
• il Dottorato in Biologia Computazionale e Bioinformatica.
L’obiettivo principale del Dottorato è la preparazione dei futuri ricercatori in ambito universitario o
negli Enti di Ricerca, ma una percentuale di Dottori di Ricerca trova lavoro in altri ambiti. Ai
Dottorati di Ricerca italiani si accede con un concorso a numero limitato. I primi in graduatoria
ricevono durante il periodo di dottorato (di solito tre anni) una borsa di studio. Ai Dottorati stranieri
si viene ammessi mediante presentazione del curriculum ed eventuale colloquio. Quasi ogni anno
alcuni Laureati Magistrali in Fisica di Napoli si iscrivono a Dottorati stranieri, europei o americani.
A titolo di esempio, dei 16 Laureati Magistrali in Fisica nel periodo Luglio 2006 –Ottobre 2007
• 6 seguono un Dottorato di Ricerca all’estero (EU o USA),
• 5 seguono un Dottorato di Ricerca a Napoli.
Per chi è interessato alla ricerca in Fisica
e alla Fisica in generale a Napoli
Sito web del Dipartimento di Scienze Fisiche dell’Università “Federico II” di Napoli:
http://www.fisica.unina.it/
Sito web dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli:
http://www.na.infn.it/
Sito web della Biblioteca “Stroffolini” del Dipartimento di Scienze Fisiche:
http://web.fisica.unina.it/biblio/
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Blog curato dall’Associazione Italiana per l’Insegnamento della Fisica, sezione di Napoli:
http://aif-napoli-fisica.blogspot.com/
Siti web di riferimento
per la didattica universitaria della Fisica a Napoli
Sito web dei Corsi di Studio in Fisica della Facoltà di Scienze dell’Università “Federico II” di
Napoli (dal quale si accede al Corso di Laurea Triennale in Fisica, al Corso di Laurea Magistrale in
Fisica, e al Corso di Laurea in Ottica e Optometria):
http://www.fisica.unina.it/didattica
http://fisica.dsf.unina.it/
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