PLS

PLS16 - La Fisica a Perugia

I colloquia

I colloquia sono delle presentazioni, fatte da un ricercatore del Dipartimento di Fisica e Geologia, su un argomento attuale di fisica, seguite da una sessione di approfondimento, in cui i docenti sono invitati a fare domande e a discutere aspetti particolari non diffusamente trattati durante la presentazione. Lo scopo dei colloquia è quello di fornire agli insegnanti tutti gli strumenti necessari alla preparazione di una o più lezioni per i propri studenti.
La durata complessiova di un colloquium è di due ore: un'ora per la presentazione ed una per la discussione.


C1. Buchi neri

Gianluca Grignani

I buchi neri emergono come soluzioni delle equazioni della relatività generale di Einstein ed hanno molte caratteristiche generali, come una singolarità ed un orizzonte degli eventi.
La singolarità è al centro del buco nero ed è il luogo in cui tutta la fisica diventa singolare, da cui il nome. L'orizzonte degli eventi è una superficie intorno al buco nero in corrispondenza della quale la velocità di fuga è uguale alla velocità della luce. Di conseguenza niente dall'interno dell'orizzonte degli eventi può scappare e deve necessariamente colpire la singolarità, anche la luce. Da qui il nome buco nero!
I buchi neri però non sono così neri, in realtà, come previsto per la prima volta da Stephen Hawking nel 1975, emettono una radiazione che prende appunto il nome di radiazione di Hawking e deriva dalla produzione di coppie particella anti-particella vicino all'orizzonte degli eventi. A questa radiazione vengono quindi associate una temperatura ed un'entropia. La radiazione ha un'energia che viene sottratta al buco nero, con il tempo questo porta all'evaporazione del buco nero, che lascia solo un bagno termico di particelle.


C2. La fisica degli acceleratori

Luisa Alunni Solestizi

Il Large Hadron Collider (LHC), nei pressi della città di Ginevra, è il più grande e potente acceleratore al mondo. I principi di funzionamento della macchina hanno le loro radici nella seconda metà del XIX secolo, quando fu elaborata la teoria dell'elettromagnetismo (descrizione dei principi di base).
Dalla costruzione del primo acceleratore, negli anni '30, ai giorni nostri, numerose sono state le ricadute industriali e mediche della ricerca di base (un esempio di fisica medica è l'adroterapia).
Oggi, dalle collisioni ad altissima energia, prodotte dal LHC, si estraggono, tramite i rivelatori di particelle, dati volti a confermare, completare ed estendere la nostra conoscenza dei costituenti fondamentali dell'Universo in termini di materia e interazioni (un esempio di questione aperta è la materia oscura).


C3. Rivelatori in fisica delle alte energie

Mauro Piccini

Partendo dal concetto di misura in fisica introdurremmo i fondamenti della teoria dell'interazione fra radiazione e materia che sono alla base del funzionamento di tutti i rivelatori utilizzati in fisica delle particelle.
Seguirà una breve descrizione delle principali classi di rivelatori utilizzati ai nostri giorni nei moderni esperimenti di fisica delle alte energie, facendo riferimento ad esempi concreti che saranno utilizzati come stimolo alla successiva discussione.
Durante il seminario sarà possibile visionare dei prototipi e delle parti di rivelatori sviluppati dai ricercatori del dipartimento di Fisica e Geologia e della sezione INFN di Perugia a seguito delle attività di ricerca in cui sono coinvolti.


C4. Diffrazione di raggi X dalla materia condensata

Andrea Orecchini

Il seminario inizierà con una descrizione qualitativa ed un inquadramento storico della diffrazione di raggi X, dalla scoperta ed interpretazione del fenomeno da parte di von Laue e Bragg, fino alla celebre risoluzione della struttura a doppia elica del DNA da parte di Franklin, Watson e Crick.
In seguito, dopo un richiamo ai prerequisiti matematici necessari, verrà illustrata la trattazione quantitativa proposta da Bragg e sarà confrontata brevemente con l'interpretazione di von Laue.
Si concluderà infine illustrando il ruolo e l'importanza della diffrazione di raggi X nella scienza odierna.


C5. Spettroscopia vibrazionale della materia

Marie Plazanet

La spettroscopia permette di ottenere informazioni sulla composizione, struttura e dinamica della materia. Dal semplice assorbimento infrarosso a tecniche risolte nel tempo su scala dei femtosecondi, si possono misurare effetti sempre più deboli in sistemi sempre più complessi.
Dopo un'introduzione sulle scale di energia dei diversi movimenti elettronici o nucleari, ci focalizeremo sulla parte vibratzionale e presenteremo i doversi approcci teorici, classico o quantistico.
Sarano presentate differenti techniche sperimentali e, in un ultima parte, discuteremo alcuni esempi di studi nella materia condensata.


C6. Esperimenti di fisica delle particelle, come siamo arrivati ad LHC?

Valentina Mariani

Il XX secolo è stato un susseguirsi di teorie e scoperte nel campo della fisica delle particelle elementari e non solo. La prima fonte copiosa di particelle viene fornita dai raggi cosmici negli anni '30. Per circa due decenni le particelle venivano "viste" con lastre fotografiche e camere a bolle. Così nascono i primi rivelatori e inizia l'era delle scoperte.
Dai fasci di particelle naturali si passa a quelli artificiali, così dagli esperimenti a bersaglio fisso si arriva ai cosiddetti “collisionatori”. Inizia la corsa verso energie sempre più alte e, a ritroso nel tempo, verso il Big Bang, all’origine del nostro Universo. Durante questa continua e inarrestabile evoluzione sperimentale, tutti gli aspetti del Modello Standard, la teoria di campo quantistica e relativistica che descrive le interazioni fondamentali, ad eccezione della gravità, vengono verificati con successo. Solo nel 2012, però, il pezzo mancante del puzzle: il bosone di Higgs, viene scoperto dagli esperimenti CMS e ATLAS istallati al “Large Hadron Collider” (LHC) del CERN di Ginevra.
Perché c'è voluto così tanto per trovarlo?
Come funzionano l’LHC e gli esperimenti che lo hanno scoperto?


C7. Alla riscoperta del nucleare

Giacomo Mauri

Nel pensiero collettivo la parola "nucleare" viene spesso associata al pericolo, rievocando episodi catastrofici quali i bombardamenti di Hiroshima e Nagasaki, il disastro di Chernobyl e il più recente di Fukushima.
La presentazione si propone di analizzare i fattori di rischio legati a questo delicato ambito della fisica, attraverso un percorso che si sviluppa dalla scoperta del meccanismo della fissione nucleare, passando per la descrizione dei concetti fondamentali della teoria, fino a giungere all'illustrazione dei rischi e delle tecniche di contenimento attualmente disponibili. Verranno infine discusse le diverse forme di radiazione con cui comunemente veniamo a contatto nella vita tutti i giorni. Il fine di questo viaggio è quello di descrivere lo stato dell'arte nel campo della produzione energetica da fonti nucleari, nel tentativo di fornire strumenti scientificamente solidi alla comprensione dei rischi associati.